Параметры, характеризующие работу технологического комплекса.
Система автоматики осуществляет аварийное прекращение работы компрессорной установки с остановкой приводного электродвигателя:
1) При понижении давления воды в системе охлаждения компрессора;
2) При коротких замыканиях и повреждениях в системе электропривода и управления;
3) При падении давления масла в циркуляционной системе смазки механизма движения;
4) При отклонениях давления от допустимых значений на линии всасывания;
5) При повышении давления выше допустимого после каждой ступени сжатия;
6) При прекращении давлении выше допустимого после каждой ступени сжатия
7) При прекращении продувки воздухом корпуса электродвигателя;
8) При повышении давления выше допустимого в корпусе компрессора
Аварийное отключение электродвигателя компрессоров сопровождается подачей светового и звукового сигналов.
В системе автоматики компрессорных машин для сжатия воздуха предусмотрена дистанционная передача показаний контролируемых параметров на приборы релейного шкафа
Датчики контроля параметров, их назначение и характеристики
Для работы электрооборудования, КИП и А требуется питающее напряжения 220 В (допустимое отклонение ±10 %) переменного тока и номинальным током:
- в режиме работы с подогревом 6А;
- в режиме работы без подогрева 0,1 А.
Электрооборудование, КИП и А сохраняет работоспособность при изменениях питающего напряжения в диапазоне от 140 В до 280 В.
|
|
|
В качестве датчиков измерения температуры применены термопреобразователи сопротивления платиновые ТСПУ 1-3-Pt100 с выходным сигналом 4..20 мА ( описание и технические данные ТСПУ 1-3Pt100 см.в паспорте на прибор ).
Таблица 5.1 – Датчики контроля работ системы
Принципы автоматизации технологического комплекса
Распределённая автоматизированная система управления (РСУ) технологическим процессом компрессорной представляет собой совокупность технических средств, предназначенных для мониторинга и управления технологическим процессом.АСУ ТП компрессорной установки представлена как иерархическая система оперативного контроля и управления, располагающаяся в центральной операторной.
Иерархическая структура АСУ ТП обеспечивает следующие уровни управления:
- Уровень оперативно-производственной службы (ОПС) – верхнийуровень АСУ ТП;
- Уровень системы автоматизированного управления (САУ) технологическими объектами – средний уровень АСУ ТП;
- Уровень системы автоматизированного управления (САУ) технологическими объектами – средний уровень АСУ ТП.
- Уровень контроля и регулирования параметров – нижний уровень АСУ ТП
|
|
|
Структура системы представлена на рисунке 5.1
Рис. 5.1 – Структура АСУ ТП
Уровень оперативно-производственных служб предназначен для:
- Формирования человека – машинного интерфейса;
- Регистрации и визуализации состояния технологических объектов;
-Управление в реальном масштабевремени;
-Сигнализация отклонения параметров технологического процесса от регламентных предупредительных и предаварийных границ;
-Дистанционное управление исполнительными механизмами и электроприводами агрегатов;
- Регистрации в базе данных, архивирования событий и изменения значений технологических параметров;
- Формирование и печати технологических сводок, учетных и отчетных документов.
На данном уровне оперативно-технологическим персоналом, с использование аппаратно-программных средств АСУ ТП,осуществляется оперативный контроль за текущим состоянием и режимами работы основных и вспомогательных технологических процессов, а также выдача установок по регулированию технологических параметров.
Уровень системы автоматизированного управления
Технологическими средствами данного уровня осуществляется автоматическийконтроль и управление процессами, поддержание заданных режимов работы, аварийная защита оборудования; и обмен информацией с вышестоящим уровнем. Контрольбезопасности и аварийная защита технологического оборудования.
|
|
|
На нижнем уровне обеспечивается реализация следующих функций:
- Измерение технологических параметров;
- Автоматическое регулирование параметров технологического оборудования;
- Управления исполнительными механизмами;
АСУ ТП включает в себя функционально выделенную систему противоаварийной автоматическойзащиты (ПАЗ). Система ПАЗ обеспечивает распознавание аварийной ситуации (выход за аварийные пределы технологическихпараметров) и автоматический перевод технологического оборудования в безопасное состояние. Отработка алгоритмов ПАЗ сопровождается формированием и выдачей оперативно технологическому персоналу световой и звуковой сигнализации.
Функции системы управления.
АСУ ТП компрессорной установки предназначена для выполнения следующих задач:
- Автоматизированного контроля и управления в реальном масштабе времени технологическим процессом сжатия и транспортировки кислорода, также поддержание его на регламентированном уровне;
- Обеспечение высокого уровня безопасности технологического процесса;
|
|
|
- Постоянство анализа динами изменения параметров в сторону критических и прогнозирование возможных аварийных ситуаций;
- Проведение операций безаварийного пуска, останова и всех необходимых для этого переключений;
- Действия средств управления и проектируемых автоматизированныхзащит, прекращающих развитие аварийных ситуаций;
- Система управления реализовывает непрерывный контроль за состоянием и режимами работы технологического оборудования и агрегатов, предупредительную и аварийную сигнализацию при отклонении режимных параметров от регламентированных норм и установок, дистанционное управление исполнительными механизмами, противоаварийную защиту технологического оборудования и объектов,расчет технико-экономических показателей, архивированиеинформации, формирование печать технологических протоколов, аварийных сообщений и отдельных документов.
5.7 Выбор элементов систем управления
Выбор управляющего преобразователя двигателя компрессора
Традиционно для привода компрессоров применялись нерегулируемые асинхронные короткозамкнутые двигатели. Данный электропривод с постоянным в сжатом воздухе внутри одного производства только с помощью регулировки нагрузки холостого хода или же с помощью пропорциональной регулировки или регулировки всасывающего дросселя.
В первом случае при отсутствии потребления электропривод компрессора переходит на холостой ход, и только через определенное запрограммированное время останавливается, или же в непрерывном режиме при отсутствии потребления компрессор переходит в режим холостого хода, и электродвигатель не выключается вообще.При этом система управления подсчитывает количества включений / выключений двигателя – если оно за определенный промежуток времени превышает запрограммированный уровень, компрессор автоматически начинает работать в непрерывном режиме, не допуская последующих выключений двигателя.
Для снижения пиковых нагрузок на компрессорах установках используется схема запуска «звезда-треугольник» (кромемаломощных, где используется прямой пуск).
Однако данные способы регулировки производительности приводят к колоссальным потерям мощности, если они используются в области ниже максимальной нагрузки.
Для компенсации данного недостатка, в настоящее время внедряются энергосберегающие компрессоры с регулируемым числом оборотов двигателя изменением частоты тока статора.
Преимущества данной системы электропривода:
1.Максималльная экономичность : благодаря изменению числа оборотов двигателя винтовые компрессоры с регулируемым числом оборотов потребляют столько электроэнергии, сколько фактически необходимо для производства нужного количества сжатого воздуха, дорогостоящее время холостого хода сокращается до минимума благодаря тому, чтообъём ( потребляемой )электроэнергии точно соответствует конкретной потребности в сжатом воздухе ( холостой ход означает ≈ 25-30 % от общей потребляемой мощности компрессора расходуется без производства сжатого воздуха )
2 Постоянное давление в сети: компрессоры с регулируемым числом оборотов удерживают внутри сети один раз установленный уровень давления сжатого воздуха с потребностью± 0,1 бар даже при изменении потребности в сжатом воздухе. Таким образом, конечное давление при сжатом воздухе может быть низким, а также можно экономить электроэнергию
3 Свободный выбор оптимального рабочего давления: компрессоры с регулируемым число оборотов предлагают возможность выбирать рабочее давление в диапазоне от 5 до 13 бар с шагом настройки 0,1 бар. Это позволяет мгновенно приспосабливаться к конкретным условиям на месте (например, дневная смена или ночная). Благодаря этому достигается максимальная гибкость и эффективность устройства – также в случае его расширения в дальнейшем.
4 Щадящий запуск (компрессора) без достижения пика тока: благодаря использованию преобразователей частоты, винтовые компрессоры с регулируемым число оборотов отличаются еще и тем, что они осуществляют мягкий запуск двигателя, который позволяет избежать пика тока.При разгоне (увеличении числа оборотов) двигателя фактическое потребление электроэнергии SCD–двигателя всегда ниже номинального тока.
По сравнению со стандартным компрессором при использовании энергосберегающего компрессора с регулируемым число оборотов экономия достигается по следующим пунктам:
- отсутствие холостого хода;
- уменьшение частоты разгрузки;
- сокращение потерь сжатого воздуха;
- оптимизация сети сжатого воздуха (постоянное давление в сети);
- сокращение утечки (воздуха) [62].
Преобразователи частоты регулируют скорость асинхронного двигателя за счёт плавного изменения напряжения и частоты статорных обмоток двигателя.При малых расходах газа двигатель компрессора вращается с малой скоростью, необходимой только для поддержания номинального давления, и не расходует лишней энергии.При увеличении расхода газа преобразователь увеличивает частоту вращения электродвигателя, повышая производительность компрессора при сохранении заданногодавления. На вход системы подаются сигналы задания давления и сигнал реального давления, получаемый с датчика давления, установленного в цепи обратной связи. Отклонение между реальным и заданным значениями давления преобразуется ПИД-регулятором в сигнал задания частоты для преобразователя. Под воздействием сигнала задания преобразователь изменяет частоту вращения электродвигателя компрессора и стремиться привести разность между заданным и реальным значениями к нулю.
Рис 5.2 – Схема подключения компрессора и ПЧ
Данная схема является модульной и применима для создания проектам, в котором будет реализован алгоритм управления.
Рис 3.3 – Структура контура регулирования давления ПЧ
При выборе модели частотного преобразователя следует исходить из конкретной задачи, которую должен решать электропривод:
- типа и мощность подключаемого электродвигателя,
- точности и диапазона регулирования скорости,
-точности поддержания момента вращения на валу двигателя.
По параметрам двигателя для регулирования давления на выходе компрессорной установки путем регулирования частоты вращения применяем ПЧ.
Преобразователь состоит из функционально взаимосвязанных блоком:
Блока входных трансформаторов (шкаф трансформатора), многоуровневого инвертора фаз А, В, С (шкаф инвертора) и системы управления и защит с блоком ввода и отображения информации (шкаф управления и защиты). Структурная схема преобразователя приведена на рисунке 5.4.
Рис 5.4 – Структурная схема многоуровневого преобразователя
В блоке входного трансформатора (шкаф трансформаторов) передача энергии от трехфазного источника питания производиться входным многообмоточнымтрансформатором, который распределяет пониженное напряжение на многоуровневый инвертор (шкаф инвертора).
Многоуровневый инвертор фаз А, В, С (шкаф инвертора) состоит из 18 унифицированных ячеек – преобразователей. Каждая ячейка, питаемая от многообмоточного входного трансформатора, оснащенатрёхфазнымшестипульсным выпрямительным фильтром звена постоянного тока и мостовым инвертором напряжения на IGBTтранзисторах. Первоначально выпрямляется входной переменный ток, а затем с помощью полупроводникового инвертора преобразуется в переменный ток с регулируемой частотой и напряжением.
Систем управления и защиты располагается в шкафу управления и защиты и представлена многофункциональным микропроцессорным блоком с системой питания от источника собственных нуждпреобразователя, устройством ввода – вывода информации и первичными сенсорами электрических режимов работы преобразователя.
Микропроцессор формирует сигналы управления инверторными ячейками в соответствии с заданным алгоритмомработы, обрабатываетсигналы датчиков токов и напряжений, формирует сигналы управления, защит и аварийного отключения преобразователя,обрабатывает сигналы датчика технологического параметра с последующей корректировкой алгоритма управления. Передача управляющих сигналов производиться с использованием оптоволоконных линий связи, что позволяет обеспечить высокую помехозащищенность системы управления.
Метод управления двигателем: - скалярное управление по характеристикеU/f, задаваемой 8 точками.
Режимы регулирования работы двигателя: ПИД -регулирование.
Основными функциями преобразователя являются:
- включение и плавный пуск, плавный останов и отключение электродвигателя;
- автоматическое управление частотой и напряжением на выходе;
-автоматическое управление частотой и напряжением на выходе;
- автоматическое поддержание (регулирование) величины технологического параметра (давления,расхода,температуры,уровня и т.п.).
- каскадное управлении до 4-х агрегатов.
Управление работой преобразователя может производиться в следующих режимах:
- режим ручного управления пуском и остановом двигателя оператором с местного пульта управления;
-режим автоматического управления по заранее заданному алгоритму с учетом установленных событий;
- режим внешнего управления с использованием управляющих устройств по
RS – 485 (протокол передачи данных ModBus-RTU,ModBus-ASCII).
Каскадное регулирование, состоящее во включении и выключении параллельно установленных компрессоров, позволяет применить 1 преобразователь частоты для управления нескольких агрегатами.При этом ПЧ в заданном реже разгоняет первый компрессор, с контролем нагнетаемого давления, если давление недостаточно,первый компрессорный агрегат подключается напрямую от сети, через высоковольтный вакуумный контактор КДВЗ-10-5/400(630) УХЛ2-2 [65], ПЧ приступает к пуску второго двигателя и тд
Рис 5.5 – Схема каскадного подключения двигателя компрессоров.
Параметры программирования ПЧ содержат специальные функции ПИД-регулирования преобразователя частоты, установку диапазона обратной связи и настройку функции спящего режима.ПИД-регулятор поддерживает постоянные условия технологического процесса – давления, и корректирует скорость вращения двигателя на основе сравнения сигналов задания /установки и обратной связи. Датчик подает на ПИД-регулятор сигнал обратной связи от технологического процесса, указывая фактическое его состояние. Сигнал обратной связи изменяется с изменением нагрузки в системе. Это приводит к тому, что между заданием/уставкой и величиной, характеризующей действительное состояние процесса, возникаетотклонение. Такое отклонение устраняется ПИД-регулятором, который регулирует выходную частоту, увеличивая или уменьшая её в зависимости от разности между заданием/уставкой и сигналом обратной связи.
Необходимая скорость двигателя компрессора задается в частотном преобразователе посредством установки задания частоты в дистанционном или местном управлении. Значение частоты задается в зависимости от минимального уровня жидкости и максимального уровня по формуле (параметр 442):
где:Fз – задание частоты, Гц;
Fmax – максимальная выходная частота, заводская уставка 50 Герц;
Н – минимальный уровень,
Нmax – максимальный уровень, соответствующий максимальному сигналу датчика,атм.
При повышении уровня жидкости заданная частота на выходе ПЧ возрастает, пропорционально увеличивая скорость двигателя и соответственно производительность откачивающего насоса.
После программирования преобразователя подаётся команда ПУСК. Выходная частота преобразователя с заданным временем разгона увеличивается до 50 Гц,привод компрессора плавно выходит на режим максимальнойпроизводительности, нагнетая давление в системе воду,при этом датчик давления увеличивает токовый сигнал в пределах от 20 до 0 мА,выходная частота снижется, и система переходит в режим поддержания давления. Значение задания частоты в процессе работы может корректироваться по показаниям манометра. Если уровень давление увеличивается до максимума преобразователь отключит компрессор. Частота, при которой преобразователь переходит в спящий режим задается параметром 429, время задержки отключения насоса после достижения этой частоты – константой 430.Параметры ПИД регулятора (пропорциональная,интегральная,дифференциальная) задаются параметрамипрограммирования ПЧ-423,424,425 [27].
Методика оптимизации ПИД регулятор процесса.
1.Запустите электродвигатель.2. Установите параметр 423 коэффициент усиления пропорционального звена ПИД-регулятора равным 0,3 и увеличивайте его, пока сигнал обратной связи процесса не станет нестабильным. Послеэтого уменьшайте это значение до момента стабилизации сигнала обратной связи. Теперьуменьшите пропорциональный коэффициент усиления на 40-60 %
2.Установите параметр 424 Постоянная интегрирования ПИД – регулятора равным 20 с и уменьшайте его, пока сигнал обратной связи процесса не станет нестабильным. Увеличивайте постоянную времени интегрирования до момента стабилизации сигнала обратной связи, а затем увеличьте на 15-50 %
3.Параметр 425 Постоянная дифференцирования ПИД-регулятора используется только в быстродействующих системах. Типичное значение составляет ¼ от величины, установленной в параметре 424 Постоянная интегрирования ПИД-регулятора. Дифференцирующее звено должно использоваться только в том случае, если была произведена полная оптимизация настроек пропорционального коэффициента усиления и постоянной времени интегрирования.
Схема, приведенная на чертеже 1, предусматривает управление компрессорами в ручном и автоматическом режиме при пуске от сети и от ПЧ.
При переключении пакетного выключателя в положение 2 каждый из компрессоров может быть подключён питающей сети в ручном режиме при нажатии на кнопки SB2,SB4, черезвысоковольтные вакуумные контакторы. Индикаторные лампы HLG1-HLG2 зеленого света сигнализируют о подключении компрессоров напрямую сети.
При переключении пакетного выключателя в положение 1 пуск компрессоров осуществляется в автоматическом режиме, через контакты каскадного контроллера ПЧ,контакты которого KV1-KV2, контакты которого последовательно подключают каждый из компрессоров на пуск от ПЧ,через контактор КМ1, КМ3 и затем переключают на работу от сети,через контакторы КМ2, КМ4.Для одновременного срабатывания групп контактов в схеме предусмотрена электрическая и механическая блокировка.Индикаторные лампы HLG1-HLG2 белого света сигнализируют о подключении компрессоров от ПЧ.
При срабатывании противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ) выделенной в системе управляющего контроллера контакт KL и включение компрессоров блокируется. Состояние защит в каждом из компрессоров контролируют реле, подключенные на выход контроллера KL1-KL2 подавая сигнал на разрешение пуска компрессоров.
Рис.5.6 Схема подключения ПЧ.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 346; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!