Лесная промышленность

Теплоэнергетика

Электроэнергетика

Водоснабжение

Нефтегазовая промышленность

Химическая промышленность

Другие отрасли

Система диспетчерского контроля объектов тепловых сетей:

При создании комплекса программно-аппаратных средств типовой системы сбора и передачи информации, специалисты петербургского ЗАО "Автоматика-Север" старались обеспечить разумное сочетание стоимости оборудования и эксплуатационных характеристик системы.

Во многих сферах производственной деятельности существует необходимость постоянного контроля состояния удаленных объектов. Своевременный сбор достоверной информации часто играет ключевую роль в управлении производственным процессом. И чем выше требования к информации, тем сложнее и дороже ее сбор и доставка

Прокладка дорогостоящих линий связи, особенно в условиях городской инфраструктуры и высокая стоимость оборудования, могут свести на нет эффект от создания системы сбора информации об объекте. Естественное желание уменьшить затраты на системы сбора данных, приводит к необходимости снижения стоимости аппаратных средств и поиску эффективных вариантов использования линий связи.

Система сбора и передачи информации построена по модульному принципу.

В качестве основной базы аппаратных средств выбрана гамма недорогих и эффективных С-программируемых контроллеров, выпускаемых корпорацией Z-World Inc. (США).

Для эффективного использования линий связи применено многоточечное подключение локальных объектов и использованы различные способы передачи информации. Такой подход позволяет гибко, в зависимости от предъявляемых требований, менять конфигурацию системы.

Система сбора и передачи информации делится на три основных подсистемы, каждая из которых конфигурируется в зависимости от конкретных условий:

К подсистеме сбора данных относятся локальные объекты - пункты сбора данных максимально приближенные к объекту контроля и обеспечивающие, при необходимости, локальное и дистанционное управление.

В подсистему передачи данных включены линии связи и оборудование передачи данных.

Диспетчерская подсистема включает программно-аппаратные средства интерфейса с человеком-оператором и обслуживания системной базы данных.

Диспетчерская подсистема предназначена для накопления и обработки информации поступающей с объектов учета. Представляет собой пакет программ верхнего уровня устанавливаемый на компьютер в диспетчерской и настраиваемый под установленные узлы сбора данных. Позволяет в короткие сроки выявлять неисправности и координировать действия обслуживающего персонала на случай аварийных ситуаций. Пакет программ "Диспетчер" имеет открытый интерфейс, что позволяет пользователю при минимальных навыках работы с персональным компьютером наиболее полно использовать возможности настройки.

Основные функции программы:

• Отображение общего плана-схемы с индикацией объектов диспетчерского контроля.
• Отображение схемы и параметров отдельного объекта диспетчерского контроля.
• Поддержка базы данных объектов.
• Подготовка и отображение настраиваемого пользователем табличного и графического представления состояния объектов контроля. Создание и распечатка отчетов.
• Поддержка контроля и сигнализации, неисправностей и недопустимых режимов работы объектов контроля.
• Использование протокола взаимодействия с подсистемой сбора информации позволяющего расширять диспетчерскую систему до 1000 узлов учета и обеспечивать передачу объектам команд и конфигурационной информации.
• Манипулирование размерами объектов на карте, то есть масштабирование отдельных участков и управление отображением слоев.
• Создание новых и редактирование уже существующих объектов: Расположение, конфигурация, настройка отображения.
• Просмотр данных от конкретного или нескольких узлов сбора за любой интервал времени суток с выбираемой дискретностью (от одной минуты до одного часа).
• Возможность просмотра архивных данных в виде пьезометрических (от расстояния) графиков узлов сбора по основным магистралям за определенный интервал времени.
• Удаленное управление режимом работы объекта: передача уставок, изменение периода архивации, организация канала прямого доступа. Прямой доступ позволяет для одного или нескольких объектов в режиме реального времени получать показания датчиков, что важно, например, при испытаниях теплосети.
• Поддержка возможности управляющего воздействия оператора через объект на контролируемую среду.
• Специальный режим контроля состояния связи

Программные средства обеспечивают отображение "географии" размещения производственных объектов с указанием мест расположения пунктов сбора данных и цветовой индикацией состояния каждого объекта. С каждым объектом связана функциональная схема, на которой отображаются текущее состояние параметров точек контроля и управления. Поддерживается создание и редактирование структуры пунктов сбора, функциональных схем пунктов. Можно задавать различные приоритеты опроса каждого пункта.

Пользователем настраиваются формы представления баз данных и архивов, генерации отчетов и построения графиков. Развитая диагностическая система, в том числе, состояния связи, поддержка аварийной и охранной сигнализации, возможность установления прямых каналов связи с объектами позволяет контролировать состояние всей системы, что способствует оперативной локализации неисправностей. Программное обеспечение диспетчерской подсистемы может быть запущено на нескольких рабочих станциях в сети с поддержкой общей базы данных.

Технические характеристики типового пункта сбора данных:

Система управления насосной станцией

Автоматизированная система управления и диспетчеризации насосной подкачивающей станции предназначена для управления оборудованием насосной станции и контроля параметров сетевой воды.

Система включает:

подсистему сбора данных и управления задвижками;
подсистему управления сетевыми насосами и автоматического включения резерва.

Технико-экономическое обоснование
Произведенные расчеты показали, что срок окупаемости затрат на внедрение новой автоматизированной системы управления и диспетчеризации только за счет экономии средств на приобретение электроэнергии (без учета сокращения эксплуатационных затрат) составляет 2,4 года. Эти цифры подтвердились уже в период опытной эксплуатации новой системы.

Помимо этого, существенное влияние на экономическую эффективность оказывают следующие факторы:

• повышение точности и быстроты принятия оперативных решений обслуживающим персоналом;
• сокращение затрат на приобретение комплектующих для ремонта за счет более высокой надежности оборудования;
• сокращение численности обслуживающего персонала;
• сокращение затрат на ремонт насосных агрегатов за счет перехода на более мягкие режимы пуска и работы;
• сокращение затрат на ремонт питающих силовых сетей за счет снижения нагрузки на них.

Состав оборудования
Конструктивно система состоит из:

• двух силовых электрошкафов;
• пульта управления;
• блока контроля подсистемы управления сетевыми насосами;
• четырех инверторов для электродвигателей сетевых насосов.

Cистема управления насосной станцией -
Подсистемы

Cистема управления насосной станцией - подсистема 1. -
Система сбора данных и управления задвижками

Система сбора данных и управления задвижками реализована в виде пульта управления, который находится в помещении оператора станции. На верхней панели пульта расположены табло "touch-screen" и кнопки со световой сигнализацией. Сбор и обработка информации, управление задвижками в автоматическом режиме обеспечиваются с помощью программируемых контроллеров производства компании "Z-World Engineering" (США).

Табло "touch-screen" предназначено для установки параметров датчиков и контроля их показаний, контроля состояний задвижек, насосов, ручного управления задвижками. Табло имеет чувствительный к прикосновению (нажатию) экран, поэтому работа с ним осуществляется путем нажимания на изображенные на его экране кнопки или объекты контроля-управления (датчики, задвижки, насосы, часы и т.п.).

При нажатии кнопки "РУЧ/АВТ" в положение "руч" можно управлять задвижками в ручном режиме.

Для управления любой задвижкой в ручном режиме используются кнопки "ОТКРЫТО" или "ЗАКРЫТО" расположенные панели пульта управления. Задвижка будет соответственно открываться или закрываться до достижения своего крайнего положения. По достижении крайнего открытого положения задвижка останавливается (загорается зеленая лампа), при крайнем закрытом положении загорается красная лампа и задвижка выключается под воздействием токового реле. В случае необходимости остановить задвижку в промежуточном положении, следует нажать кнопку "СТОП".

Задачи, решаемые системой

• контроль параметров сетевой воды (температура, давление, расход);
• контроль работы сетевых и циркуляционных насосов;
• удаленное управление задвижками;
• архивация данных и передача их компьютеру диспетчера.
• Cистема управления насосной станцией - подсистема 2. -
• Система управления сетевыми насосами и автоматического включения резерва

Система управления сетевыми насосами работает совместно с четырьмя преобразователями частоты (инверторами) электродвигателей сетевых насосов. На два двигателя мощностью 320 кВт каждый установлено два инвертора мощностью по 250 кВт и на два оставшихся двигателя мощностью 320 кВт каждый установлено два инвертора мощностью по 160 кВт. Таким образом при установленной мощности электродвигателей насосов 1280 кВт суммарная мощность преобразователей частоты составляет 820 кВт.

Блок контроля системы служит для управления электродвигателями сетевых насосов, приводами напорных задвижек на насосах, контроля критических технологических параметров и аварийных ситуаций связанных с насосами и задвижками. Нормальный режим работы насосов - два в работе, два в резерве. Управление насосами с блока контроля возможно как в ручном, так и в автоматическом режиме.

Режимы

Автоматический режим

Автоматический режим является основным режимом работы сетевых насосов. При этом обеспечиваются:

• все технологические защиты; контроль исправности электродвигателей, преобразователей;
• контроль исправности напорных задвижек насосов;
• включение резерва (в случае останова рабочего насоса под действием защит);
• автоматическое открытие напорной задвижки при включении насоса и закрытие при выключении;
• переключение преобразователя, работающего в режиме "мастер", при неисправности датчика давления;
• включение сигнализации в случае аварийной ситуации.

Контроль за аварийными состояниями

Срабатывания технологических защит

Если после запуска насосов в автоматическом режиме у работающего насоса давление на напоре упадет ниже 2 кг/м2, его электродвигатель выключается и запускается насос, переключатель которого установлен в положение "РЕЗЕРВ". При этом на блоке контроля у аварийного насоса зажигается красная лампа кнопки "СТОП" и раздается звуковой сигнал.

Если давление во всасывающем коллекторе сетевых насосов упадет ниже 2 кг/м2, все работающие насосы останавливаются и включения резервного насоса не происходит. На блоке контроля у рабочих насосов зажигаются красные лампы кнопки "СТОП" и раздается звуковой сигнал.

Авария от ошибки инвертора

Ошибка инвертора возникает вследствие возникновения различных защитных ситуаций (короткого замыкания в двигателе или питающем кабеле, перегрузки по току, теплового перегрева двигателя, нагрева подшипников выше 75°С и прочих ошибок преобразователя).

Когда насосы включены в режим "Работа" и возникла ошибка инвертора, электродвигатель, связанный с этим инвертором, останавливается, зажигается красная лампа кнопки "СТОП", раздается звуковой сигнал и запускается насос, переключатель которого установлен в положение "РЕЗЕРВ".

Авария задвижки на напоре насоса

Когда возникает авария задвижки, начинает мигать лампа кнопки "СТОП", соответствующего насоса (1 сек. - горит, 3 сек. - не горит) и с такой же периодичностью раздается звуковой сигнал. Остановки насоса не происходит.

Для сброса аварии следует перевести переключатель в положение "РУЧНОЙ", а после устранения неисправности - обратно в положение "РАБОТА".

Авария блока контроля

Из блока контроля в пульт управления постоянно подается пилот-сигнал ("watch dog"). В случае пропадания этого сигнала раздается звуковой сигнал и возникает надпись на табло пульта в окне насосов "УПРАВЛЕНИЕ АВР - АВАРИЯ". Сбросить сигнал аварии можно только с табло пульта управления.

Ручной режим

Перевод каждого из электродвигателей в ручной режим осуществляется переводом соответствующего переключателя в положение "РУЧНОЙ". При этом управление электродвигателем и напорной задвижкой насоса производится при помощи кнопок управления, установленных на передней панели блока контроля.

В ручном режиме не действуют технологические защиты - от понижения давления на напоре насоса и понижения давления на во всасывающем коллекторе сетевых насосов.

Реализации

Система управления сетевыми насосами и автоматического включения резерва на котельных в поселках Кусино и Пчевжа

Расчет экономической эффективности внедрения системы

	Кусино		Пчежва
	зима	лето	зима	лето	общее
Мощность существующих насосов, кВа75224511	75	22	45	11
Расчетная мощность, кВа209189	20	9	18	9
Экономия мощности, кВа5513272	55	13	27	2
Количество часов работы5 7603 0005 7603 000	5760	3000	5760	3000
Экономия электроэнергии, кВа/ч316 80038 100155 5205 100	316800	38100	155520	5100	515520
Тариф, руб.0,27050,27050,27050,2705	0,2705	0,2705	0,2705	0,2705	0,2705
Экономия электроэнергии за сезон, руб.85 69410 30642 0681 380	85 694	10 306	42 068	1 380	139 448
Экономия электроэнергии за сезон, USD14 2821 7187 011230	14 282	1 718	7 011	230	23 241
Годовая экономия электороэнергии, USD	16 000		7 241		23 241
Стоимость системы	39 938		39 938		79 877
Срок окупаемости, лет	2,50		5,52		3,44

Таким образом, средний срок окупаемости двух систем только за счет экономии электроэнергии, потребляемой сетевыми насосами, составляет 3,5 года.Дополнительная экономия получится за счет внедрения новой более надежной техники, увеличения межремонтного интервала насосов и другого оборудования, поскольку при управлении насосами с помощью частотного регулирования в системе отсутствуют гидроудары и другие факторы, снижающие ресурс оборудования.Эксплуатационные расходы можно сократить, внедряя безлюдную технологию, поскольку все оборудование резервировано, а управление системой полностью автоматизировано.

Проект построен на основе унифицированных элементов, что позволяет оптимизировать количество ЗИП и, таким образом, снизить затраты на его приобретение и хранение.

Система управления насосной станцией

Краткое описание объекта автоматизации

Насосная подкачивающая станция (ТП-3) предназначена для откачки обратной сетевой воды из города на ГРЭС-19 с целью увеличения располагаемого напора между прямыми и обратными трубопроводами сетевой воды, поддержания циркуляции в городе при аварии на теплотрассе ГРЭС-19 - ТП-3.

В насосной установлены четыре сетевых насоса мощностью 320 кВт каждый и два циркуляционных насоса мощностью 90 и 110 кВт.

Цель автоматизации

Существовавшая система контроля и управления ТП-3 обладала следующими недостатками:

пускорегулирующая аппаратура морально и физически устарела;
использовавшиеся способы регулирования производительности насосов - с помощью дросселирующих заслонок - неэкономичны и не обеспечивали должной защиты оборудования;

Внедренная система устраняет недостатки существовавшей системы за счет реализации следующих технических решений:

для управления приводами задвижек применяются современные контакторы и многофункциональные устройства защиты производства швейцарской фирмы Sprecher+Schuh, высоконадежные, компактные и простые в обслуживании;

для управления сетевыми насосами применяются частотно-регулируемые приводы производства фирмы Schneider Electric, обеспечивающие защиту и оптимальные режимы работы двигателей (без регулирования производительности насосов способом дросселирования). Это дает существенную экономию за счет значительного снижения потребляемой электроэнергии, а также сокращения потребного количества запасных частей и времени на обслуживание (т.к. насосы работают в "щадящем" режиме);

• двухуровневая система контроля, включающая систему управления ТП-3 в диспетчерскую систему теплосетей, обеспечивает возможность оперативного контроля параметров и управления пускорегулирующей аппаратурой, как из диспетчерского пункта теплосетей, так и с пульта управления ТП-3.
• Используемые технические и программные средства позволяют, при необходимости, без больших дополнительных затрат расширять и переконфигурировать систему.