10 ПЗ РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ УЗЛОМ ПОДОГРЕВА ГАЗА НА ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СТАНЦИИ (1228391), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Нагрев газа осуществляется в кожухо-трубчатом теплообменнике посредством промежуточного теплоносителя, нагреваемого в водогрейном котле. Теплоноситель в зависимости от тепловой мощности узла нагревается до 95°С и подается на кожухо-трубчатый теплообменник, где осуществляется передача тепла нагреваемому телу (газу), затем охлаждённый теплоноситель из обратного теплопровода с температурой до 95°С подается на вход водогрейного котла. При наличии дополнительного контура отопления отбор теплоносителя осуществляется из обратного теплопровода.[4]
Конструктивно узел подогрева газа состоит из двух блоков:
- блок котельной;
- блок теплообменных аппаратов.
Оборудование этих блоков размещается в боксе, герметично поделённом на два отсека: отсек котельной и отсек теплообменных аппаратов. Бокс выполнен из панелей типа «сэндвич», имеет съёмную крышу, позволяющую быстро произвести монтаж и ремонта тяжёлого и крупногабаритного оборудования. Устойчивость блок-бокса к сейсмическим нагрузкам до 9 баллов. Компактность узла и полная заводская готовность позволяют в кратчайшие сроки произвести транспортировку, монтаж и пусконаладочные работы. БПГ спроектирован с учетом требований ГОСТ, СНиП, а также последних требований руководящих документов ОАО «Газпром». На рисунке 1.5 изображено внутренне помещение узла подготовки газа ГРС 3.
Рисунок 1.5 Внутреннее помещение блока котельной ГРС 3
Необходимая тепловая мощность обеспечивается тремя водогрейными котлами в отсеке котельной для повышения степени надежности узла. В случае отказа одного котла, второй может обеспечить работоспособность станции в аварийном режиме.
Основными элементами рабочего процесса, осуществляемого в котельной установке, являются: - процесс горения топлива; - процесс теплообмена между продуктами сгорания или самим горящим топливом с водой; - процесс циркуляции нагретой воды в водном контуре котельной через теплообменник; - процесс теплообмена между нагретой водой и редуцированным охлажденным газом.
На рисунке 1.6 изображена упрощенная технологическая схема газоснабжения УПГ
Рисунок 1.6 Упрощенная технологическая схема газоснабжения котельной УПГ ГРС-3; КШ–клапан шаровый; ББК – блок-бокс котельной; БУ – блок управления; К1..3– котлы подогрейные; Г1..3– газовые горелки котлов; КМЗ –клапан мембранный запорный; КлТЗ– клапан мембранный запорный; ПСК – предохранительный сбросной клапан
Во время работы в котлоагрегатах образуются два взаимодействующих друг с другом потока: поток рабочего тела и поток образующегося в топке теплоносителя. В результате этого взаимодействия на выходе объекта получается нагретая вода заданной температуры.
Одной из основных задач, возникающей при эксплуатации котельного агрегата, является обеспечение равенства между производимой и потребляемой энергией. В свою очередь процессы нагревания воды и передачи энергии в колоагрегате однозначно связаны с количеством вещества в потоках рабочего тела и теплоносителя.
Горение топлива является сплошным физико-химическим процессом. Химическая сторона горения представляет собой процесс окисления его горючих элементов кислородом, проходящий при определенной температуре и сопровождающийся выделением тепла. Интенсивность горения, а так же экономичность и устойчивость процесса горения топлива, зависят от способа подвода и распределения воздуха между частицами топлива. Условно принято процесс сжигания топлива делить на три стадии: зажигание, горение и дожигание. Эти стадии в основном протекают последовательно во времени, частично накладываются одна на другую.
После прохождения контура теплообменника остывшая вода до 60 ºС при помощи циркуляционных насосов поступает в бак котла. Где повторяется цикл с нагревом. Дельта температур не должна превышать 25-30 ºС.[6]
Циркуляционные насосы установлены на входе водогрейных котлов и работают под управлением прибора контроля и защиты насосов в режиме распределения времени работы. При выходе одного насоса из строя исправный насос обеспечивает работоспособность на 100%. Для защиты системы от превышения внутреннего гидравлического давления, котлы оборудованы предохранительными сбросными устройствами (сброс осуществляется в расширительный бак). На чертеже 1.3 изображена схема узла подогрева газа УПГ ГРС – 3.
Электроснабжение БПГ осуществляется от промышленной сети 220В/50Гц. Питание заводится через шкаф вводной, оборудованный автоматами защитного отключения. Вводной шкаф устанавливается в отсеке котельной. На рисунке ДП 140604.65. 025 011 изображена технологическая схема УПГ ГРС-3.
2 ОБЗОР ИМЕЮЩИХСЯ РЕШЕНИЙ АВТОМАТИЗАЦИИ УЗЛА
ПОДОГРЕВА ГАЗА
Для описания имеющихся решений реализации автоматизации узла подогрева газа был выбран ряд газораспределительных станций г. Хабаровска. Ввиду того что каждая из ГРС обладает своими характерными особенностями, различными видами оборудования, отличающимся по характеристикам, было принято рассматривать в качестве примеров использовать газораспределительную станцию ГРС 3 п. Березовка.
Для всех видов блочно-контейнерных котельных, используется одно устройство для контролируемого сжигания природного газа – горелка. Горелка имеет принудительную подачу воздуха, которая оснащена автоматическими устройствами зажигания, контроля пламени и управления горелкой. Тепловая мощность горелки может регулироваться при работе в автоматическом или ручном режиме.
Несмотря на различные системы управления, процесс подачи газа через горелку осуществляется у всех котлов одинаково. То есть этапы режимной карты сводятся к нескольким событиям:
- продувка горелки и камеры сгорания – перед пуском газа и поджигом, автоматические горелки, при помощи специального нагнетателя воздуха продувают камеру сгорания с целью удаления остаточного газа и гари; – режим малой подачи газа – режим характеризуется неполным открытием клапана задвижки газовой горелки. В этом режиме происходит поджиг газа; – режим полной подачи газа – при этом режиме происходит полное открытие клапана задвижки газовой горелки. Полный объём газа поступает в камеру сгорания, начинается процесс подогрева воды.
На рисунке 2.1 изображена горелка фирмы Riello модельMPN.
Рисунок 2.1 Газовая горелка фирмы Riello модельMPN
2.1 РЕАЛИЗАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ НА РЕЛЕЙНО-КОНТАКТОРНЫХ ТЕРМОСТАТАХ
Дистанционный контроль температуры газа после подогревателя осуществляется с помощью применения на газораспределительных станциях термопреобразователей с унифицированными выходными токовыми сигналами типа ТСМУ. Термопреобразователи предназначены для непрерывного измерения температуры и преобразования в унифицированный выходной токовый сигнал 0-5;0-20;4-20 мА. Датчики конструктивно состоят из жезла со встроенным чувствительным элементом (термопреобразователь сопротивления или термопара) и измерительного преобразователя, размещённого в головке. Монтируются при помощи штуцера М20Х1,5. датчики ТСМУ-Ех выполнены в соответствии с требованиями ГОСТ22782 и ГОСТ22782.5 и предназначены для установки во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок согласно гл. 7.3 ПЭУ-98.
Для реализации алгоритма горения одного котла применяются специальные терморегуляторы, включающие горелку в зависимости от температуры воды в котле. На рисунке 2.2 изображен терморегулятор 20ТР53.
Рисунок 2.2 Терморегулятор 20ТР53
Алгоритм работы включает в себя запуск горелки, измерение температуры воды в баке и отключение горелки в случает превышения температуры выше
80 ºС. Система циркуляции осуществляется независимо от системы управление температурой воды, циркуляционным насосом. Весь блок подогрева газа состоящий из трёх котлов, не обеспечивает автоматическое управление и взаимодействие всеми тремя котлами. Запуск резервных производится вручную. Регулировка температуры на каждый котёл отдельная и состоит из терморегуляторов.[7]
На рисунке 2.3 представлена электрическая схема реализации системы управления водонагревательного котла.
Рисунок 2.3 Электрическая схема подключения терморегуляторов к автоматической горелке; - 24 – электрод розжига; -44 – газовый клапан; - 49 – термостат безопасности; -83 – электронный контроллер; -98 – автоматический выключатель; - 114 – датчик давления воды; - 116 – датчик давления газа; - 129 – кнопка перезапуска с сигнальной лампочкой; -158 – кнопка тестирования; - 167 – газовый клапан второй ступени; - 170 – первая ступень регулирующего термостата; - 171 – вторая ступень регулирующего термостата
Данная схема реализует управление только одного водогрейного котла. Общей системы управления для 3 котлов не существует, нет переключения между котлами. В случае нарушения режимов работы котла, сигнализация о низкой температуре поступает на диспетчерский пульт, откуда дежурный диспетчер вручную переключает котловые агрегаты. Единственными достоинствами данной схемы – является простота реализации, а так же низкая стоимость устройств. Но термостабилизатор, как релейно-контакторное устройство, не отвечает требования надежности. Условия эксплуатации позволяют использовать более современные электронные устройства, в качестве систем управления. Так же термостабилизаторы имеют высокую погрешность температурного срабатывания.
2.2 РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИ ЭЛЕКТРОННЫХ ТЕРМОРЕГУЛЯТОРОВ ОВЕН 2ТРМ1
В качестве оперативных мер по устранению постоянных выходов из строя системы выключения котлов, ОАО Дальтрансгазузла подогрева газа заменило релейно-контакторные терморегуляторы на аналогичные электронные компоненты, а именно терморегуляторы Овен 2ТРМ1.
Терморегулятор ОВЕН ТРМ 1 предназначен для измерения, регистрации или регулирования температуры теплоносителей и различных сред, а также для измерения других физических параметров (веса, давления, влажности и т. п.). В систему обогрева газа ТРМ1 был внедрён в качестве замещения релейных терморегуляторов. На рисунке 2.4 представлен внешний вид используемого терморегулятора ТРМ1 в системе обогрева газа ГРС 3.
Рисунок 2.4 Внешний вид терморегулятора Овен 2ТРМ1
После внедрения 2ТРМ1 принципиальных отличий в системе не произошло, кроме повышения надежности и точности измерений температуры воды. Процесс автоматического переключения водонагревательных котлов, реализован не был. В случае уменьшения температуры газа, диспетчер принимает самостоятельное решение о запуске резервных котлов.
Дополнительной задачей ставится, так и не реализованный алгоритм работы клапанов водных контуров системы газовых котлов. При выключении или выходе из строя одного из агрегатов, в настоящее время клапан водного контура перекрывается в ручном режиме. Для того что бы циркуляционный поток не проходил по контуру соседних котлов требуются автоматические задвижки, способные переключаться в режиме реального времени в зависимости от того какой из котлов участвует в работе.
2.3 РЕАЛИЗАЦИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УЗЛА ОБОГРЕВА ГАЗА НА ПРОГРАММИРУЕМЫХ ЛОГИЧЕСКИХ КОНТРОЛЛЕРАХ. ПРИМЕР ПЛК ФИРМЫ SIEMENS
Реализация АВР возможна при помощи промышленных контроллеров.
Рисунок 2.4 Логический модуль LOGO Siemens
На рисунке 2.4 изображен программируемый логический контроллер LOGO Siemens - электронная составляющая промышленного контроллера, специализированного (компьютеризированного) устройства, используемого для автоматизации автоматического ввода резерва.
Написание программ реализуется с помощью языков верхних уровней программирования ФБД с использованием программного пакета LOGO SoftComfort для ПК. Подобные языки визуального программирования схожи с блоками булевой логики, что позволяет упростить написание любых алгоритмов, а так же не требует специального обучения для создания той или иной функции.
В зависимости от модели блока, контроллер может иметь несколько каналов ввода-вывода, аналогового и дискретного. Имеет внутреннюю энергонезависимую память, что позволяет хранить обозначенные константы в отключенном состоянии. На рисунке 2.5 изображено окно компилятора ПЛК LOGO с функциональной диаграммой, выполненной на языке ФБ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
