ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА РАЗРАБОТКИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ПОДГОТОВКИ ВОДЫ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА ПИТАНИЯ СЕРИИ ТПЧ

DESCRIPTION OF THE PROCESS OF DEVELOPING AN AUTOMATED CONTROL SYSTEM FOR THE TECHNOLOGICAL PROCESS OF WATER PREPARATION FOR COOLING THE POWER GENERATOR OF THE TPH SERIES

В данной статье рассмотрен технологический процесс подготовки воды для охлаждения генератора питания ТПЧ, который, является химическим процессом. Каждый химический агрегат современного химического завода, не в состоянии работать без необходимых технических приборов контроля и регулирующей аппаратуры. Внедрение автоматизации приводит к сокращению участия рабочей силы в их управлении. Благодаря автоматизации появляется возможность увеличить производительность агрегата и снизить себестоимость продукции, за счет своевременного регулирования и управления технологическими процессами.

Процесс предназначен для охлаждения генератора, используемого для питания устройств индукционного нагрева типа ТПЧ деионизованной водой  с  высоким  электрическим  сопротивлением,  циркулирующей  в замкнутой системе и передающей отводимое ею тепло технической воде.

Объектом автоматического регулирования выбирается теплообменник (поз. 2), при помощи которого происходит охлаждение деионизованной воды (-1.7-). Теплообменник (поз. 2) выбран в качестве основного объекта управления, так как от температуры деионизованной воды (-1.7-), зависит качество технического процесса. Температура деионизованной воды (-1.7-) зависит от количества подаваемой охлаждающей воды (-1.21-).

Рисунок 2.1 – Схема управления температуры деионизованной воды

При увеличении расхода охлаждающей воды (-1.21-),  уменьшается температура деионизованной воды (-1.7-). Если охлаждение деионизованной воды (-1.7-) не произойдет, то охлаждение генераторов ТПЧ не произойдет или будет недостаточным, и генераторы могут выйти из строя. 

          За последние десять лет в уровне и масштабах автоматизации технологические производств и процессов наблюдаются существенные изменения. Отмечается применение и распространение новейших технических, а также измерительных систем и средств управления, использующих электронную основу [2, с. 8].

Тем не менее, необходимо оценивать и понимать, что производственная автоматизация не всегда выступает в роли простого насыщения автоматическими устройствами и контрольно-измерительными приборами проектируемых или уже действующих процессов производства. Стремительное развитие индустрии, создание и проектирование новых аппаратов большой единичной мощности и непрерывных процессов является одной из главных причин решения проблем автоматизации и технологии, решение которых полностью взаимосвязано [5].

Анализируемые и рассматриваемый процесс необходим для охлаждения генератора, который используется для питания устройств индукционного нагрева типа ТПЧ деионизированной водой с высоким электрическим сопротивлением, передающей отводимое ею тепло – технической воде и циркулирующей в замкнутой системе [1, с. 17].

Изучаемая схема имеет два контура циркуляции деионизированной воды: через фильтр ионообменного типа  и через тиристорные преобразователи генератора для поддержания на необходимо уровне электрического сопротивления с общим теплообменником и насосом циркуляционного вида (рисунок 1) [4]. 

 http://meridian-journal.ru/uploads/2020/02/3144-1.PNG

Рисунок 1 – Характеристика технологической схемы процесса подготовки воды

(1 – баллон содержащий азот; 2 – теплообменник; 3 – дистиллятор электронный; 4 – циркуляционный насос; 5 – ТЭН; 6,9 –фильтры ионообменного типа; 7 - накопительный бак; 8 – расширительный бак; 10 – генератор)

 

На рисунке – схеме мы наглядно отобразили основные элементы, которые задействованы в технологическом процессе подготовки водной массы для охлаждения генератора питания серии ТПЧ. Хотелось бы обратить внимание на то, что при разработке аппаратурно-технологической схемы процесса была тщательно изучена возможность выбора средств автоматизации, указанных в таблице 1 [3, с. 6].

Таблица 1

Основные элементы средств автоматизации

Порядковый №

Наименование

Технические характеристики

1

ПЛК REGUL 400

Разрешение экрана 800 х 480 px

Поддержка до 255 крейтов расширения

Объем ОЗУ 2 Гб; объем ПЗУ 4 Гб;

Диапазон напряжения питания 18…36 vdc

Диапазон рабочих температур -20…+60 °С

2

Датчики давления Метран-150

Диапазон измерения – 32кПа…1600кПа;

Погрешность – от ±0,075% до 0,2%;

Напряжение питания – 18...36 В.

Выходной сигнал – 4...20 мА

Наличие моделей с поддержкой HART-протокола;

3

Датчик расхода серии Метран - 350

Измеряемые среды: жидкость, газ, пар Температура измеряемой среды: -40...400°С Избыточное давление до 25 МПа Динамический диапазон 8:1, 14:1 Выходной сигнал 4-20 мА/HART Напряжение питания: 12-36В

4

Преобразователь уровня NivoCap

Исполнение зонда: штырьевое;

Диапазон измерения: 0,2…20м;

Температура продукта: -30…+130С;

Температура окружающей среды: -25…+70С;

Выходной сигнал: 4…20мА;

Питание прибора: 12…36В

5

Датчик электропроводимости AnaCONT LCK

Диапазон 1 мкСм/см - 2000 мкСм/см Выходной сигнал: 4…20мА;

Питание прибора: 12…36В Температура окружающей среды: 0…+70С

6

Преобразователь температуры серии Метран – 280

Диапазон измерения: -50…+500С; НСХ: Pt100;

Выходной сигнал: 4-20мА;

Напряжение питания: 18-36В; Погрешность: 0,15%

7

Устройство плавного пуска ОВЕН УПП1- 7К5-В

Пусковой крутящий момент 0...85 % Мном Время разгона 0,4…10 сек

Время торможения 0,4…10 сек Управляющее напряжение 24…480В Сетевое напряжение 480 В

Мощность 7,5 кВт

Максимальный ток двигателя 15А

 

Описанные в таблице 1 элементы позволяют нам прийти к следующему выводу о том, что процесс разработки системы был оснащен использованием современных и эффективных датчиков, а также микропроцессорных средств автоматизации. Нами было выбрано устройство плавного пуска насоса, которое позволяет достигнуть наибольшего экономического эффекта, а также уменьшить износ двигателя.

Из  водопровода  происходит  подача  воды  в  накопительный бак      ,расход воды контролируется датчиком расхода ,ЭМИС-ВИХРЬ 200. Уровень в накопительном баке  контролируется датчиком уровня ,ОВЕН ПДУ-И.

В  накопительном баке водопроводная  вода  поступает  в испаритель и  нагревается  до  кипения. Нагревательный элемент включается командой с контроллера СПК-110.

Образующийся пар попадает на стенки конденсатора охлаждаемого снаружи водопроводной  водой и, конденсируясь,  вытекает  в  виде  дистиллированной воды в водосборник (накопительный бак) .Температура после конденсатора контролируется датчиком температуры , ОВЕН ДТС-015М, регулирующий клапан , ОВЕН SAUTER, находится на линии подачи охлаждающей воды в конденсатор .

Уровень в накопительном баке контролируется датчиком уровня , ОВЕН ПДУ-И, регулирующий клапан , ОВЕН SAUTER, которого находится на линии подачи воды в накопительным бак. Давление в накопительном баке контролируется датчиком давления , ОВЕН ПД-100И.

Далее за счёт перепада уровня жидкости в баках (накопительный бак     расположен над расширительным происходит перетекание  воды через ионообменный фильтр, в котором происходит понижение удельной электрической проводимости воды. По окончании слива клапан  закрывается, производится заполнение накопительного бака заново.

Температура в расширительном баке контролируется датчиком температуры , ОВЕН ДТС015М. Уровень в расширительном баке контролируется датчиком уровня , ОВЕН ПДУ-И, регулирующий клапан , ОВЕН SAUTER, которого находится на линии подачи воды в расширительный бак . Давление в расширительном баке контролируется датчиком давления , ОВЕН ПД-100И, регулирующий клапан , ОВЕН SAUTER, которого находится на линии подачи азота в расширительный бак .

С целью защиты деионизованной воды от контакта с кислородом воздуха и поднятия уровня деионизованной воды на высоту тиристорных преобразователей  (1-3м)  используется  газообразный  азот.  С  этой  целью азот  из  баллона  подаётся  в  расширительный  бак  ,  где поддерживается избыточное давления 0,7 кг/см2. Давление в баллоне контролируется датчиком давления , ОВЕН ПД-100И.

Вода из расширительного бака засасывается циркуляционным  насосом , направляется в теплообменник , где охлаждается технической водой, которая поступает из градирен с температурой не выше  33 ºС. Давление в трубопроводе после расширительного бака контролируется датчиком давления , ОВЕН ПД-100И, регулируется с помощью мощности циркуляционного . Температура воды после теплообменника контролируется датчиком температуры , ОВЕН ДТС015М, регулирующий клапан ,ОВЕН SAUTER, которого находится на линии подачи воды в теплообменник .

Основной  поток  затем  направляется  в охлаждаемые  генераторы  ),  проходит  через  тиристорные преобразователи  и  их  каналы  охлаждения  и  возвращается  через ионообменный фильтр в расширительный бак . Расход воды в охлаждаемые генераторы контролируется датчиком расхода , ЭМИС-ВИХРЬ 200. Контроль электропроводимости воды до и после охлаждаемых генераторов (поз. 10) контролируется датчиками электропроводимости .

 

Список использованных источников 

  1. Алексеев Л.С. Контроль качества воды, учебник, 3-е изд. перераб. и доп. / Л.С. Алексеев. – М.: ИНФРА-М, 2004. – 154 с.
  2. Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений: издание 2-е, перераб. и доп. Учебное пособие / М.Г. Журба, Л.И. Соколов, Ж.М. Говорова. – М.: Издательство АСВ, 2003. – 288 с.
  3. Очков В.Ф., Чудова Ю.В. Новые информационные технологии для водоподготовки. С.О.К. / В.Ф. Очков, Ю.В. Чудова // Сантехника и водоснабжение. - 2008. - № 8. – С. 5 – 7
  4. Технологический регламент [Электронный ресурс]. –URL: https://infogost.com/slovar-terminov/tehnologicheskiy-reglament.html (Дата обращения 11.01.2020)
  5. Энциклопедия АСУ ТП [Электронный ресурс]. –URL: http://www.bookasutp.ru/ (Дата обращения 11.01.2020)
  6. Alekseev L. S. aquam quale Imperium artem, 3rd ed. Rev. / L. S. Alekseev. – M.: INFRA-M, 2004. 154 p
  7. Zhurba M. G., Sokolov L. I., Govorova Zh. M. Aqua. Cogitans ratio structurae: 2nd edition, recognitum. et add. artem / M. G. Zhurba, L. I. Sokolov, Zh. M. Govorova. – Moscow: ASV Publishing casam, 2003. – 288 p.
  8. Ochkov V. F., Chudova Yu. V. Novum notitia vitae enim aqua curatio. S. O. C. / V. F. Ochkov, V. Chudova // Plumbing et aquae copia. - 2008. - No. 8. – S. 5 – 7
  9. Technicae ordinationes, [Electronic resource]. –URL: https://infogost.com/slovar-terminov/tehnologicheskiy-reglament.html (accessed 11.01.2020)
  10. Encyclopedia of APCS [Electronic resource]. –URL: http://www.bookasutp.ru/ (accessed 11.01.2020)