Система контроля и управления маслоподготовкой дизельной электростанции

Дипломный проект.docx

Наряду с централизованным способом электроснабжения населения от сетей энергосистем в большинстве случаев необходимо учитывать местные источники электроснабжения. К таким относятся: дизельные электростанции которые часто используются в качестве резервных установок. Они обеспечивают электрической энергией потребителей в случае отключения питания при авариях на линиях энергосистемы. Для объектов радиотехнического и светосигнального оборудования аэропорта принятых относить к электроприемникам первой категории и редкостной группе первой категории установка резервных источников электроснабжения обязательна.
Дизельные электростанции устанавливаются там где поставки угля и воды не доступны в достаточном количестве или где электроэнергия должна вырабатываться в небольшом количестве и там где для бесперебойного снабжения требуются резервные комплекты например в больницах на телефонных станциях и т.д.
Дизельные электростанции также широко используются в качестве резервного источника питания в различных отраслях промышленности коммерческих комплексах больницах и т.д. Во время отключения электроэнергии эти дизельные генераторы используются для удовлетворения необходимого спроса.
Дизельные генераторы различают по таким характеристикам как тип охлаждения уровень мощности количество фаз генератора количество оборотов коленчатого вала наличие шумоизоляции. Важным критерием оценки технических характеристик дизельного генератора является и степень его автоматизации.
Дизельная генераторная установка в техническом оснащении которой предусмотрены специальные устройства и механизмы обеспечивающие возможность своевременного обслуживания и автоматизированного управления контроль над стабильной работой генератора а также обеспечивающие выполнение операций по автоматическому пуску двигателя дизеля называется автоматизированной дизельной установкой. Данные механизмы позволяют произвести предварительную настройку генератора на заданный режим работы и не требуют последующего вмешательства человека во время рабочего цикла установки. Функции обслуживающего персонала сводятся к подготовке к работе периодическому осмотру и в случае необходимости – ремонту автоматизированной установки.
Для повышения технико-эксплуатационных характеристик дизельных генераторов устройства обеспечивающие их автоматическую работу разрабатывают специальным образом который позволяет использовать автоматику в качестве отдельной составной части в общем комплексесистемы автоматизации дизельной электростанции.
Должен выполнятся следующий минимум операций при автоматизации:
Автоматическое регулирование частоты вращения вала дизеля напряжения и температуры в системах охлаждения и (или) смазки.
Местное и (или) дистанционное управление пуском остановом предпусковыми и послеостановочными операциями а также частотой вращения (нагружением) реверсированием.
Автоматическая подзарядка АКБ обеспечивающих пуск и (или) питание средств автоматизации (при электростартерном пуске).
Автоматическая аварийно-предупредительная сигнализация и защита.
Индикация значений контролируемых параметров на местном (дизельном) щитке и (дистанционном пульте.
К 1-ой степени автоматизации должны выполняться:
Дистанционное автоматизированное и (или) автоматическое управление пуском предпусковыми и послеостановочными операциями частотой вращения (нагружением) и реверсированием при его наличии.
Автоматический прием нагрузки при автономной работе или выдача сигнала о готовности к приему нагрузки.
Автоматизация совместной работы двигателей автоматический прием нагрузки в ходе синхронизации при параллельной работе ДГА между собой или с внешней сетью.
Автоматическое поддержание двигателя в готовности к быстрому приему нагрузки.
Автоматическое регулирование вязкости тяжелого топлива и автоматизированное управление переходом с одного вида топлива на другое.
Автоматизированный экстренный пуск и остановка.
Исполнительная сигнализация.
Дополнительно ко 2-ой степени автоматизации должны выполняться:
Автоматическое пополнение расходных емкостей: топлива масла охлаждающей жидкости и сжатого воздуха.
Автоматизированноеиавтоматическоеуправлениевспомогательными агрегатами и отдельными операциями обслуживания двигателя.
Дополнительно к 3-й степени автоматизации должны выполняться:
Централизованное управление двигателем с помощью управляющих машин.
Централизованный автоматический контроль.
Автоматизированноеиавтоматическоетехническоедиагностирование состояния двигателя в целом или его отдельных частей.
Для обеспечения бесперебойной работы дизельной установки необходимо обеспечить работу по снабжению масляными ресурсами.
Тема выпускной квалификационной работы: «САУ масляной системы дизельной электростанции».
Целью выпускной квалифицированной работы является создание АСУТП для САУ масляной системой дизельной электростанции.
В результате анализа существующей САУ масляной системой дизельной электростанции появилась необходимость создания альтернативной системы управления с более эффективными характеристиками которая была рассмотрена и предложена в работе.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
-проанализировали уровень автоматизации объекта;
-разработали альтернативные варианты структурных схем системы управления;
-разработали функциональную схему автоматизация
-разработали схему автоматизации системы управления;
-выбрали программное обеспечение.
Количество страниц - 67.
Общая пояснительная часть
1. Описание технологического процесса
2. Обзор существующих систем управления
3. Вариант структурной схемы системы управления
4. Цель и задачи выпускной квалификационной работы
1. Разработка основных принципов построения АСУТП
2. Разработка функциональной схемы
3. Разработка схемы автоматизации
4. Техническое обеспечение АСУТП
4.1. Выбор контроллера
4.2. Выбор датчиков преобразователей и исполнительных механизмов .
5. Спецификация технических средств автоматизации
6. Программное обеспечение
8. Охрана окружающей среды
9. Пожарная безопасность
10. Экономическая часть
Список использованной литературы
Общая пояснительная часть
1. Описание технологического процесса САУ масляной системы дизельной электростанции
Масло закачивается в расходный бак с помощью ручного насоса. Часть масла используется после регенерационной установки. Внешняя часть масляной системы снабжена фильтрами тонкой очистки и масляным охладителем представляющим собою поверхностный теплообменник. Внутри трубок охладителя протекает охлаждающая вода а с наружной стороны – масло рис.1.
Для расчета САР регулируемым параметром служит температура масла после маслоохладителя Uo = 40 °С.
Объект двухемкостный с самовыравниванием.
Максимально допустимое отклонение параметра Х1 = 15 °С.
Допустимое остаточное отклонение Xост = ±05 °C.
Рис. 1. Схема масляной системы дизельной электростанции: 1 – дизель; 2 – маслоохладитель; 3 – расходный бак; 4 – бочка с маслом; 5 – маслорегенерационная установка; 6 – откачивающий насос; 7 – фильтры тонкой очистки; 8 – бак отработанного масла; 9 – масляный насос; 10 – фильтр первичной очистки
2. Обзор существующих систем управления
Системы управления производством (АСУ ТП) представляют собой специализированные информационные системы которые существенно отличаются от традиционных информационных систем используемых в мире информационных технологий. Основное использование ICS - управление критически важными инфраструктурами такими как объекты нефти и природного газа атомные станции интеллектуальные сети водоснабжение и сточные воды и т. д. АСУ ТП обладают множеством уникальных функциональных характеристик включая необходимость реагирования в реальном времени и чрезвычайно высокую доступность предсказуемость надежность а также распределенный интеллект. Поэтому многие передовые вычислительные коммуникационные и интернет-технологии были интегрированы в ICS для удовлетворения большего числа требований клиентов таких как мобильность аналитика данных расширяемость и т. д. Интеграция этих технологий приводит к переходу от открытых систем ICS во внешний мир. Эта открытость подвергает критически важные инфраструктуры нескольким критическим проблемам кибербезопасности. В настоящее время кибербезопасность становится одной из наиболее важных проблем из-за немедленного воздействия и высокой стоимости кибератак.
Системы промышленного управления (ICS) — это большой термин используемый для описания нескольких типов систем таких как DCS (распределенные системы управления) SCADA (диспетчерский контроль и сбор данных) IAS (система промышленной автоматизации) IACS (системы промышленной автоматизации и управления.) или даже ПЛК (программируемый логический контроллер). ICS обычно используются в таких отраслях как электростанции водоснабжение и очистка сточных вод нефтеперерабатывающие и газоперерабатывающие заводы атомные станции. Эти системы управления имеют решающее значение для работы критически важных инфраструктур которые часто являются сильно взаимосвязанными и взаимозависимыми системами.
Системы SCADA — это набор программного обеспечения и оборудования которые обычно используются для управления и мониторинга географически разнесенных активов и процессов (например газораспределение) где централизация сбора данных и управления имеет решающее значение для работы системы. Если DCS обычно ориентирована на автоматическое управление процессом как правило на закрытой территории (например газоперерабатывающие заводы). В отличие от систем SCADA РСУ напрямую подключаются к оборудованию которое она контролирует основным ограничением в работе РСУ является доступность системы. С точки зрения эксплуатации основное различие между SCADA и DCS заключается в том что DCS полагается на возможность немедленно получить текущее представление о состоянии системы тогда как SCADA полагается на отчеты о событиях в которых сообщается обо всех переходах в системе.
Другой главный вектор уважения — это интеллект систем. Интеллект DCS распределяется между различными контроллерами а интеллект в системах SCADA — это добавление индивидуального интеллекта всех контроллеров. Большинство используемых сегодня АСУ ТП были разработаны много лет назад до того как общественные и частные сети настольные компьютеры или Интернет стали частью промышленных операций. Эти системы были разработаны для удовлетворения требований к производительности доступности безопасности и гибкости с использованием протоколов связи. В большинстве случаев они были физически изолированы от внешних сетей и основывались на проприетарном оборудовании программном обеспечении и протоколах связи которые включали базовые возможности обнаружения и исправления ошибок без каких-либо соображений безопасности. В то время безопасность для ICS означала физическую защиту доступа к сети и консолей управляющих системой.
Эволюция ИТ-систем повысила требования к функциональной совместимости систем управления взаимосвязанности открытости и стандартизации связи что побудило поставщиков систем интегрировать все больше и больше интернет-технологий и протоколов в ICS с теми же системными ограничениями о которых говорилось выше для удовлетворения требований открытости. Открытость АСУ ТП для мира Интернета за счет внедрения ИТ-технологий делает их уязвимыми для новых типов угроз и увеличивает вероятность того что АСУ ТП может быть взломана с помощью кибератак. Некоторые из этих атак включают в себя значительный риск для здоровья и безопасности человеческих жизней. серьезный ущерб окружающей среде и финансовые проблемы такие как производственные потери и ущерб национальной экономике. Поскольку исследования безопасности для АСУ ТП все еще находятся на первых этапах.
Система управления производством представляет собой набор взаимосвязанных активов и подсистем для выполнения трех основных операций: приобретение контроль и надзор.
Как правило ICS собирает результаты измерений датчиков и рабочие данные из области процесса обрабатывает анализирует отображает их для операторов системы и выполняет логику управления в локальных или удаленных устройствах управления. Некоторые стандартные архитектуры определены организациями по стандартизации такими как ISA NERC AGA и т. д. Эти архитектуры описывают различные уровни системы с двух точек зрения: сети и операций.
DCS (распределенные системы управления) используются на производственных и генерирующих предприятиях в определенной области где взаимодействие между оборудованием требует распределенной логики управления. Системы SCADA используются на крупных и географически удаленных объектах как правило для распределения. Например компания производящая природный газ может использовать DCS для очистки газа для управления нефтеперерабатывающими заводами и SCADA для распределения газа для наблюдения за трубопроводом.
Интеллектуальные электронные устройства (IED): промышленные устройства (датчики исполнительные механизмы) обладающие достаточным интеллектом для сбора данных и их передачи на ПЛК RTU и службы мониторинга. ИЭУ взаимодействуют с полевой частью процесса где для ИЭУ требуются возможности аналоговой связи как при сборе данных так и при локальном управлении. Человеко-машинный интерфейс (HMI): это программное обеспечение размещенное на компьютерах или в конкретном оборудовании используемое для мониторинга процесса изменения настроек управления и ручного обхода операций управления. HMI могут быть клиентами серверов SCADA или напрямую подключаться к сети управления.
3. Вариант структурной схемы системы управления
Производимые дизельные электростанции спроектированы на базе шведского двигателя Scania и итальянского генератора Linz. Программное обеспечение построено на базе чешского контроллера ComAp. Энергетическая установка второй степени автоматизации реализована в морском контейнере с двумя отсеками. Топливная система оснащена баком интегрированным в раму и дополнительным топливным баком с системой автоматической дозаправки.
Я предлагаю внедрить в систему многофункциональный контроллер МФК3000 так как рассмотрев и изучив различные существующие во внедрении в производстве ПЛК выбор остановился на фирме «ТЕКОН». Выбор обосновывается тем что у данных моделей имеется высокопроизводительная система управления и они являются относительно надежными. В процессе эксплуатации таких систем снижается сверхнормативные простои оборудования устраняется возникновение аварийных ситуаций по вине обслуживающего персонала. Также повышается ресурс оборудования и обеспечивается экономия энергоресурсов. И это не совсем полный перечень источников снижения затрат на содержание объектов теплоэнергетики обеспечиваемый внедрением подобных АСУ ТП. При своей оптимальной стоимости они имеют высокую функциональность и требуют меньших расходов на обслуживание на этапе эксплуатации.
Особенностью контроллера МФК3000 является возможность выборочного резервирования – дублирование и троирование как процессорных модулей так и модулей УСО.
МФК3000 представляет собой технологический контроллер ориентированный на применение в крупномасштабных АСУТП и в системах автоматизации объектов с повышенными требованиями к надежности функционирования в том числе в системах блокировки и противоаварийных защит.
4. Цель и задачи выпускной квалификационной работы
Целью выпускной квалифицированной работы является создание АСУТП для САУ масляной системы дизельной электростанции.
Для достижения поставленной цели АСУТП должна обладать определенными функциями и выполнять ряд задач:
-Обеспечивать безопасное введение производственного процесса.
-Снизить потери материальных и энергетических ресурсов.
-Увеличить производительность процесса.
-Снизить применение ручного труда.
-Улучшить качество управления САУ масляной системы дизельной электростанции.
1.Разработка основных принципов построения АСУТП
Современная АСУ ТП (автоматизированная система управления технологическим процессом) представляет собой многоуровневую человеко-машинную систему управления. Создание АСУ сложными технологическими процессами осуществляется с использованием автоматических информационных систем сбора данных и вычислительных комплексов которые постоянно совершенствуются по мере эволюции технических средств и программного обеспечения.
Непрерывную во времени картину развития АСУ ТП можно разделить на три этапа обусловленных появлением качественно новых научных идей и технических средств. В ходе истории меняется характер объектов и методов управления средств автоматизации и других компонентов составляющих содержание современной системы управления.
Первый этап отражает внедрение систем автоматического регулирования (САР). Объектами управления на этом этапе являются отдельные параметры установки агрегаты; решение задач стабилизации программного управления слежения переходит от человека к САР. У человека появляются функции расчёта задания и параметров настройки регуляторов.
Второй этап – автоматизация технологических процессов. Объектом управления становится рассредоточенная в пространстве система; с помощью систем автоматического управления (САУ) реализуются всё более сложные законы управления решаются задачи оптимального и адаптивного управления проводится идентификация объекта и состояний системы. Характерной особенностью этого этапа является внедрение систем телемеханики в управление технологическими процессами. Человек все больше отдаляется от объекта управления между объектом и диспетчером выстраивается целый ряд измерительных систем исполнительных механизмов средств телемеханики мнемосхем и других средств отображения информации (СОИ).
Третий этап – автоматизированные системы управления технологическими процессами – характеризуется внедрением в управление технологическими процессами вычислительной техники. Вначале – применение микропроцессоров использование на отдельных фазах управления вычислительных систем; затем активное развитие человеко-машинных систем управления инженерной психологии методов и моделей исследования операций и наконец диспетчерское управление на основе использования автоматических информационных систем сбора данных и современных вычислительных комплексов.
Современная идеология построения сложных автоматизированных систем управления технологическими процессами уверенно развивается в направлении применения распределённых принципов построения систем в противоположность централизованным.
Рис.2. Структура распределенной информационной системы
Рис.3. Структура централизованной информационной системы
Современная идеология построения сложных автоматизированных систем управления технологическими процессами уверенно развивается в направлении применения распределённых принципов построения систем в противоположностьцентрализованным.Структурараспределеннойинформационной системы.
Распределённую систему управления (РСУ DCS – Distributed Control System) можно определить как систему состоящую из множества устройств разнесённых в пространстве каждое из которых не зависит от остальных но взаимодействует с ними для выполнения общей задачи. Распределённая система имеет следующие характеристики отличающие её от сосредоточенной:
большее быстродействие благодаря распределению задач между параллельно работающими процессорами;
повышенная надёжность (отказ одного из контроллеров не влияет на работоспособность других);
большая устойчивость к сбоям;
более простое наращивание или реконфигурирование системы;
упрощенная процедура модернизации;
большая простота проектирования настройки диагностики и обслуживания.
Такие АСУ ТП содержат компьютерные сети. Следовательно распределённые АСУ ТП характеризуются физической логической и функциональной структурами единство которых определяет архитектуру АСУ ТП. В результате централизованные архитектуры уступили свои позиции на рынке в то время как открытые распределённые системы являются основой построения систем.
Такая архитектура существенно увеличивает производительность надёжность живучесть и масштабируемость систем. Она также открыла принципиально новые возможности распределения функций в децентрализованных системах. При этом децентрализация предполагает не только рассосредоточение аппаратуры но и распределение функций обработки информации и управления между автономными компьютерами. Такие системы могут включать в свой состав и централизованные ЭВМ выполняющие функции оптимизации учёта планирования и координации работы. Сегодня никакой производитель не может поставлять всю номенклатуру изделий используемых в современных информационных системах. От специалистов требуется умение применять для построения информационных систем высокотехнологичные изделия различных компаний и естественно эти изделия должны быть совместимыми. Для гарантии совместимости различных производителей необходимы открытые стандарты аппаратных и программных средств. «Открытые системы» (open systems) приводят специфические требования в соответствие интересам всех. Открытость означает:
отсутствие патентов или авторских прав на спецификацию стандарта и его расширений;
отсутствие лицензионной платы за использование стандарта;
широкий доступ к спецификациям стандарта и его расширениям;
получение спецификаций в результате открытого обсуждения и конкурса между экспертами крупнейших промышленных ведущих мировых фирм-производителей и пользователей;
принадлежность прав собственности некоммерческим профессиональным национальным и международным организациям.
В отличие от открытых закрытые системы разрабатываются по внутренним стандартам отдельных предприятий. Части (модули) закрытых систем не могут быть заменены аналогичными изделиями других производителей а заказчик однажды применив закрытую систему оказывается привязанным к её разработчику. Отметим что закрытые системы тоже могут быть модульными масштабируемыми. Отличие открытых систем состоит в том что все перечисленные свойства должны выполняться для компонентов изготовленных разными производителями и имеющихся в свободной продаже.
Система должна быть распределённой а именно иметь возможность не полагаясь на некий центральный узел максимально быстро производить обработку информации на уровне каждого цеха. И в то же время в масштабах всего предприятия система постоянно должна находиться в состоянии логической целостности поддерживая его настолько оперативно насколько позволяет имеющаяся на предприятии инфраструктура связи.
Основной целью создания информационных систем является возможность открыть сотрудникам металлургических предприятий всю имеющуюся информацию и представить её таким образом чтобы руководители производственных подразделений любого уровня могли адекватно принимать управленческие решения. Практически любые данные о производственных процессах вплоть до первичных в равной степени должны быть доступны очень широкому кругу специалистов. Вместе с тем информация агрегируется в той степени в которой это необходимо тому или иному сотруднику.
Эволюция структуры управления технологическими процессами заключается в переходе от традиционных АСУ ТП к структурированным АСУ ТП.К недостаткам традиционного варианта построения АСУ ТП можно отнести:сложность и запутанность связей между объектами и множество интерфейсов несовместимость форматов данных и структуры сообщений;
Структурированный (системный) подход обладает следующими особенностями:
нормализацией данных;
стандартными формами сообщений;
гибкими средствами интеграции приложений включая АСУП.
Такой модульный систематизированный подход к построению АСУ ТП обеспечивает возможность эффективной модернизации системы облегчает внесение в неё изменений что в совокупности гарантирует защиту ранее вложенных инвестиций и уменьшает стоимость информационной системы в целом.
2. Разработка функциональной схемы автоматизации технологического процесса
Существует ряд критериев при выборе параметров которые необходимо регистрировать регулировать сигнализировать и блокировать.
Регистрации подлежат параметры оговоренные в технологическом регламенте которые необходимо контролировать для правильного ведения технологического процесса.
Регулированию подлежат параметры которые необходимо поддерживать на определенном уровне при помощи исполнительных механизмов регулирующих материальные и тепловые потоки.
Сигнализации подлежат параметры при изменении значения которых выше или ниже установленных регламентом границ возможно нарушение технологического регламента с последующим выпуском некачественной продукции или возможным возникновением предаварийной ситуации.
Блокировке подлежат параметры при изменении значения которых выше или ниже установленных регламентом границ может привести к аварийной ситуации с нарушением экологической обстановки и возникновению опасности для жизни обслуживающего персонала. Блокировка реализуется в виде отключения технологического оборудования или включения специального оборудования для предотвращения аварийной ситуации.
Рис.4. Функциональная схема автоматизации технологического процесса
С учетом выше сказанного была разработана схема автоматизации.
Система маслоснабжения служит для обеспечения централизованной смазки охлаждения нагретого масла очистки его от механических примесей и следов воды хранения запаса и отработанного масла. Все оборудование маслосистемы кроме аппаратов воздушного охлаждения имеет климатическое исполнение «У4» по ГОСТ 15150-69 и смонтировано в отдельно стоящем блок-боксе (приямке) в котором установлено:
Баки для масла на которых для контроля уровня в маслобаках установлены уровнемеры типа ПМП-052 и ДУУ-4М.
Насосы Ш-40-6-184-1 предназначены для создания давления в напорном маслопроводе и подачи масла. В качестве смазки подшипников применяется турбинное масло марки Тп-22 Тп-30.
Насосный агрегат Ш5-25-3645 служит для заполнения маслосистемы маслом а также её опорожнения.
Два маслоохладителя МХ-8 каждый из них имеет по два радиатора и электродвигатели с лопастными вентиляторами предназначенных для охлаждения масла в маслосистеме. Охлаждение масла в теплое время года предусматривается в пределах температуры +25 +45оС.
Два фильтра (двойных) тонкостью фильтрации 80 мкм которые служат для очистки масла.
Маслопроводы с запорной арматурой для подачи масла и отвода обратно в маслобаки.
В общем укрытии магистральных насосных агрегатов (ОУМНА) смонтированы:
Трубопроводы подвода масла к подшипникам магистральных агрегатов (Ду57) с запорной арматурой (Ду50 Ру16).
Аккумулирующие баки обеспечивающие циркуляцию масла в системе при отказе насосов маслоснабжения исчезновения напряжения на время до остановки электродвигателя агрегата.
3.Разработка схемы автоматизации
Масло из основного маслобака забирается работающим маслонасосом Ш40-4-184-1 проходит через маслофильтр подается на маслоохладители откуда по системе трубопроводов поступает в аккумулирующий маслобак расположенный на высоте 6 м от уровня оси насосных агрегатов затем гидростатическим давлением с бака поступает на подшипники магистральных агрегатов далее самотеком возвращается в маслобак обеспечивая постоянную циркуляцию. В случае отключения шестеренчатого насоса масло под действием гидростатического давления из аккумулирующего бака (до полного опорожнения) подаётся на смазку подшипников насосных агрегатов.
Запуск в работу маслонасосов осуществляется как в автоматическом основном режиме с АРМ в операторной так и в ручном режиме по месту в блок-боксе маслосистемы.
Режим управления маслонасосами имеет следующие положения «кнопочный» «автоматический основной» «автоматический резервный» «ремонтный». Неисправность маслонасосов оператор наблюдает визуально по световой и звуковой сигнализации на АРМ оператора в операторной НПС. Сигнализация уровня масла в маслобаках на АРМ имеет следующие состояния «аварийный максимальный» «предельно максимальный» «минимальный» температура масла - «аварийная минимальная» «аварийная максимальная».
Режимы управления маслоохладителями на АРМ оператора имеют положения «кнопочный» «автоматический основной» «ремонт» «автоматический резервный».
Регулирование подачи количества масла осуществляется при наладке маслосистемы с помощью подбора дроссельных шайб установленных на подводящих маслопроводах.
Давление в системе поддерживается регулировкой величины затяжки пружины редукционного клапана встроенного в насос в пределах 15-35 кгссм2. При снижении давления на выходе маслонасоса до аварийного минимального происходит АВР маслонасосов с выдержкой времени 10 секунд. При неисправности обоих маслонасосов формируется общестанционная защита «авария вспомсистем» с расшифровкой «авария маслосистемы» по которой с выдержкой времени 5 секунд все работающие МНА последовательно отключаются.
Рабочий уровень масла в баке должен поддерживаться между верхней и нижней отметками замерной рейки. Верхняя отметка определяется уровнем масла после остановки системы и стока всего масла в рабочий бак. Уровень должен быть ниже верхней крышки рабочего маслобака. Уровни контролируется датчиками уровня ультразвуковыми типа ДУУ-4М и по каналу измерения значения уровня в маслобаках отображаются на АРМ оператора.
Повышение уровня масла в маслобаке происходит из-за пробоя торцевых уплотнений агрегата. Поэтому предусмотрена защита «Аварийный максимальный уровень масла в маслобаках маслосистемы» которая контролируется сигнализатором уровня типа ПМП-052 при достижении уровня проходит звуковая и световая сигнализация на АРМ оператора через 3 секунды последовательное отключение всех МНА отключение маслонасосов закрытие всех агрегатных задвижек МНА.
При работе системы маслоснабжения в схему включен один фильтр второй находится в резерве. Зашламление фильтра определяется по перепаду давления путем установки через импульсные линии манометров МП4-УУ2 до и после фильтра. Для передачи информации по перепаду давления на АРМ оператора отдельно устанавливают импульсные линии до и после фильтра и подводят их к датчику давления Yakogawa EJX 530A. Перепад давления контролируется сигналами - фильтр пробит - фильтр забит. При зашламлении находящегося в работе фильтра в работу включается резервный зашламленный отключается и промывается.
Подающееся масло проходит через маслоохладитель МХ-8 где производится его охлаждение. Температура масла в напорном коллекторе должна находиться в интервале +25 +45°С и регулируется изменением количества охлаждающей жидкости циркулирующей через маслоохладители.
Для поддержания нормативных параметров масла в зимний период эксплуатации допускается работа маслосистемы минуя маслоохладители.
Для проведения ремонтных работ и обслуживания маслоохладителя предусмотрена возможность отключения от схемы маслоснабжения
При кратковременном исчезновении напряжения на работающем маслонасосном агрегате (до 5 секунд) схемой предусмотрен его самозапуск.
При исчезновении напряжения на питающей линии работающего маслонасосного агрегата (более 5 секунд) происходит АВР маслонасоса запитанного от другой секции шин ЩСУ-RM.
Таким образом контролируется уровень масла в аккумулирующем баке Б-4 контролируется давление нагнетания насоса Н6 и Н9 контролируются температуры в дизеле Д М-5. Контролируется перепад давления на фильтрах Ф 71 и Ф 72. Регулируется температура в теплообменнике T-2 регулируются уровни в емкости Е-8 и Б-3. Таким образом всего параметров 10 из них регулируются 3контролируются 7.
4. Техническое обеспечение АСУТП
4.1. Выбор контроллера
Рис.5. Многофункциональный контроллер МФК3000
Многофункциональный контроллер МФК3000 имеет следующие отличительные свойства:
построение всего до 61 модуля с максимальным количеством 2928 дискретных входов или 976 аналоговых входов;
«горячая» замена модулей;
отключение выходов в системах резервирования и при отказе модуля;
повышенную система диагностики;
высокий уровень гальванической изоляции входных цепей модулей;
высокая точность измерения сигналов датчиков;
возможность питания датчиков (4 20 мА) непосредственно от модулей контроллера;
расширенную самодиагностику ресурсов контроллера;
формирование и хранение на диске статической (энергонезависимой) памяти сообщений о состоянии контроллера возникновенииустранении неисправностей а также пользовательских сообщений формируемых в прикладной программе.
рабочая температура при эксплуатации от 1 до 50 °С;
Контроллер МФК3000 является полностью модульным. Он состоит из модулей источника питания процессора дискретных и аналоговых входов-выходов и других модулей
Рис.6. Модули дискретных и аналоговых входов-выходов контроллера МФК3000
Данный контроллер позволяет объединить в систему до 32 контроллеров включить в систему разнообразное специализированное оборудование - температурные и частотные регуляторы весы измерители и другие приборы различных производителей. Контроллер является идеальным решением для автоматизации отдельных участков производства и дальнейшего объединения в сеть.
Общая информация параметров:
-16 дискретных входов (DI
-8 дискретных выходов (DO).
-16 аналоговых входов (AI).
-8 аналоговых выходов (AO).
-Погрешность — 005 01 %.
-Интерфейсы- Ethernet RS-485.
-Напряжения питания- 90 264 В 47 63 Гц.
Контроллеры МФК3000 имеют разъем для подключения карты памяти.
4.2. Выбор датчиков преобразователей и исполнительных механизмов
В качестве датчика температуры был выбран ДТСхх5 термосопротивления с выходным сигналом 4 20 мА EXIA. Термометры сопротивления с выходным сигналом 4 20 мА ДТСхх5Е имеют вид взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» и предназначены для установки и работы во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок согласно главе 7.3 ПУЭ и другим нормативным документам регламентирующим применение электрооборудования во взрывоопасных условиях.
Область применения датчиков – системы контроля автоматического регулирования и учета в различных отраслях промышленности в том числе в областях подконтрольных органам Ростехнадзора и в жилищно-коммунальном хозяйстве. Особенности термосопротивлений с токовым выходом 4 20 мА во взрывозащищенном исполнении EXIA
Тип выхода: аналоговый многопредельный
Диапазон измеряемых температур: –50 +500 °С
Выходной сигнал: 4 20 мА HART
Класс точности: ±025 %; ±05 %
Межповерочный интервал — 2 года
Рис.7. ДТСхх5 термосопротивления с выходным сигналом 4 20 мА EXIA
Достоинства датчика:
Обеспечение взрывозащищенности датчика достигается за счет:
выполнения конструкции датчика в соответствии с требованиями ГОСТ Р МЭК 60079-11-2010;
ограничения максимального тока и максимального напряжения в цепях датчика до искробезопасных значений (I
ограничения величины емкости конденсаторов содержащихся в электрических цепях датчика и суммарной величины индуктивности (Ci = 1 нФ Li = 10 мкГн).
Ограничение тока и напряжения в электрических цепях датчика до искробезопасных значений достигается за счет обязательного подключении датчика через блоки (барьеры искрозащиты рекомендуем ИСКРА –АТ.02) имеющие вид взрывозащиты выходных цепей «искробезопасная электрическая цепь» с уровнем взрывозащиты электрической цепи «ia» для взрывоопасных смесей подгруппы IIC по ГОСТ Р МЭК 60079-11-2010.
В соответствии с требованиями ГОСТ Р МЭК 60079-0-2011 для температурного класса Т6 максимальная допустимая температура наружной поверхности корпуса: +80 °С.
Датчик может быть подключен к нескольким вторичным устройствам. При этом суммарное значение номинальной нагрузки (при напряжении питания 24В) должно быть порядка 695Ом±50%.
Датчик имеет возможность передавать информацию об измеряемой величине в цифровом виде HART-протокола вместе с аналоговым сигналом постоянного тока 4 20мА. Этот цифровой сигнал может приниматься и обрабатываться любым устройством поддерживающим протокол HART.
Для регулирования давления будет использоваться датчик давления Wika S-10.
Рис.8. Датчик давления Wika S-10
Датчик давления Wika S-10 обладает высокой точностью надёжностью и обладает возможностью соединения с различными вторичными приборами измерения.
Для эксплуатации в помещениях с высокой влажностью предлагаются датчики давления имеющие герметические корпуса вид защиты IP 68. Это исполнение допускает безостановочную работу даже при полном погружении в воду. Управление давлением достигается с помощью воздухопроводного кабеля.
Датчик обладает следующими характеристиками:
диапазоны измерения от 0 01 бар до 0 4000 бар;
различные варианты для присоединения к источнику давления;
различные стандартные выходные сигналы;
совместимы с другими разделительными устройствами фирмы
короткие сроки поставки.
В качестве датчик уровня был выбран сигнализатор уровня ОВЕН ПДУ-4.1 [М01] с корпусом из поливинилденфторида (ПВДФ) предназначен для управления наполнениемопорожнением резервуаров с химически агрессивными веществами и коррозионными жидкостями.
Сигнализатор устанавливается вертикально на емкость (в отверстие) и затягивается с помощью болтового соединения и уплотнительной шайбы. По достижении подвижным поплавком крайнего верхнего положения замыкается контакт геркона и происходит срабатывание (размыкание электрической цепи). При перемещении поплавка до крайнего нижнего положения контакты геркона размыкаются. Таким образом контролируется уровень жидкости в емкости.
Сигнализаторы уровня ОВЕН ПДУ-4.1 [М01] могут работать при температурах от -10 до +85 °С при избыточном давлении рабочей среды до 04 МПа. Благодаря стойкости корпуса к химически активным веществам сигнализатор может применяться в производстве моющих средств удобрений фармацевтической и химической промышленности системах водоочистки и т.д.
Датчик перепада давления
В качестве датчика перепада давления выбран преобразователь перепада давления ЭМИС
Измерительные приборы преобразуют измеренную разность давлений в непрерывный аналоговый выходной унифицированный сигнал тока или цифрой протокол HART.
Высокопроизводительные или вакуумметрические исполнения с капиллярными линиями фланцевым присоединением и вынесенными плоскими иили выпуклыми мембранами для измерения расхода низкотемпературных высокотемпературных и агрессивных сред.
Особенности датчиков :
Межповерочный интервал 5 лет.
Диапазон измерений от 01 до 14 Мпа.
Взрывозащита0ExiaIICT6 T4Ga0ExiaIIBT6 T4Ga1ExdIICT6 T4Gb 1ExdiaIICT6 T4Gb.
Пылевлагозащита IP68.
Сертификат полноты уровня интегральной безопасности SIL 23;
Разрешение на применение в среде сероводорода.
Рис.10. Датчик перепада давления ЭМИС
Клапан регулирующий KR344 односедельный 25с945нж с электрическим исполнительным механизмом (ЭИМ) является исполнительными устройствами предназначенными для автоматического регулирования расхода не агрессивных к материалам деталей клапана сред в системах теплоснабжения горячего и холодного водоснабжения вентиляции других технологических системах
Регулирование потока рабочей среды осуществляется путем перемещения плунжера относительно седла и изменения тем самым пропускной способности клапана по сигналу поступающему на ЭИМ. Усилие развиваемое ЭИМ передается на плунжер который перемещается вверх и вниз изменяя площадь открытого проходного отверстия седла.
Рис.11. Клапан регулирующий KR344
Герметичность клапана относительно внешней среды обеспечивается сальниковым уплотнением.
Резьбовые соединения DN 20 ÷ DN50согласноEN10226
Фланцевые соединения DN25 ÷ DN50 согласно ГОСТ Р 54432-2011
Температура окружающей среды от –5 до +60°С
Напряжение 12В пост. тока 24В пост. тока 230В50-60 Гц
Максимальное рабочее давление (12 B пост тока) 04 МПа
(24В пост. тока 230В50-60 Гц) 08 МПа
Материалысплавалюминия.
Максимальная вязкость 8 0 Е (энглер).
5.Спецификация технических средств автоматизации
Датчиктемпературы ДТС3225-PТ1000.В2
Датчикдавления Wika S-10
Датчикуровня ОВЕНПДУ-4.1 [М01]
Датчикперепада давления ЭМИС
Регулирующий клапан KR344
6. Программное обеспечение
Для разработки программного обеспечения САУ масляной системы дизельной электростанции на базе контроллера МФК3000 была использована система ISaGRAF
ISaGRAF имеет множество положительных характеристик которые помогают инженерам выполнять свои профессиональные функции на высоком уровне. Дизельные электростанции расширяются и автоматизация начинает играть все более важную роль. Необходимо чтобы компьютер для управления процессами был надежным. Гарантия безопасности всегда была самым главным принципом развития ISaGRAF.
Контроллер МФК3000 предоставляет разработчику АСУ ТП возможность создания загрузки и отладки прикладных проектов используя языки технологического программирования в соответствии с международным стандартом МЭК 61131-3.
Базовой системой программирования для всей линейки контроллеров ТЕКОН является система ISaGRAF. Среда разработки предоставляет полный набор средств для визуального интерактивного создания программ документирования проектов архивации мониторинга проекта off-line симуляции “горячего” редактирования проектов. Загрузка и отладка подготовленных прикладных программ в память процессорного модуля производится по сети Ethernet. Для более удобной и быстрой разработки пользовательских приложений в составе БПО ISaGRAF может поставляться библиотека алгоритмов TIL Pro Std. Алгоритмы библиотеки используются в виде стандартных функций (функциональных блоков) среды ISaGRAF как дополнение к существующему набору алгоритмов. В библиотеку TIL Pro Std включены алгоритмы реализующие функции регулирования статических и динамических преобразований индивидуального и группового управления исполнительными механизмами контроля и выборки сигналов а также доступа к системным ресурсам.
В ISaGRAF заложена методология структурного программирования которая дает возможность пользователю описать автоматизируемый процесс в наиболее легкой и понятной форме. Интерфейс с пользователем системы разработки ISaGRAF соответствует международному стандарту GUI (Graphical User Interface) включающему многооконный режим работы полнографические редакторы работу с мышью и т.д. Философия система-независимого кода ISaGRAF состоит в том чтобы добиться максимальной гибкости никаким образом не привязываясь к какой-либо платформе. Исходные тексты ядра ISaGRAF написаны на ANSI 'C' с различными возможностями для дополнения ядра процедурами написанными пользователем. В ядре ISaGRAF использована модульная архитектура которая обеспечивает переносимость программы практически на любую платформу.
В любом случае конечный пользователь будет использовать все возможности современной графической системы и писать программы на любом из пяти языков стандарта IEC 61131-3. При этом он может сфокусировать свое внимание на решении проблемы не беспокоясь об аппаратной части системы управления.
Программирование логики в ISaGRAF ведется с использованием:
графических языков программирования (SFC) (LD) (FBD);
текстовых языков программирования (IL) (ST);
дополнительных интерактивных редакторов для описания переменных определений и конфигурации вводавывода.
Использование стандартных средств и языков программирования позволяет существенно снизить затраты на разработку прикладного программного обеспечения.
7.1 Описание объекта управления
В данном дипломном проекте в качестве объекта управления для которого производится расчет ПИ регулятора рассмотрен теплообменник T-2 на выходе которого регулируется температура. Регулирующим воздействием в данной АСР является температура масла после маслоохладителя.
Структурная схема АСР представлена на рисунке:
Рис.12. Структурная схема АСР
Построение математической модели объекта управления.
В системах управления многие объекты описываются с достаточной степенью точности дифференциальным уравнением второго порядка:
где: а1 а2 в1 – коэффициенты зависящие от параметров объекта;
х – выходная регулируемая величина;
f – входное воздействие;
(x и t) – безразмерные величины.
Исходными данными для определения неизвестных коэффициентов являются ординаты кривой разгона приведенные к безразмерному виду. Для расчета используются две кривые: кривая разгона по каналу регулирования и кривая разгона по каналу возмущения. Эти кривые разгона получены в результате скачкообразного изменения по каналу регулирования и по каналу возмущения.
По значениям ординат переходной функции x(t) (кривой разгона объекта) полученной экспериментальным путем требуется найти оптимальные значения коэффициентов а1 а2 в1.
Вернемся к уравнению (2.1). Умножим обе части этого уравнения на dt и проинтегрируем от 0 до t. Получим:
Так как в начальный момент времени:
(в виду того что переходная функция получается в результате единичного воздействия на вход управления в не учитывается)
Введем обозначения:
В результате получим
Умножим обе части (3.1.4) на dt и проинтегрируем по dt от 0 до t. С учетом начальных условий (3.1.2) имеем:
Получим соотношение справедливое для любого момента t:
Оптимальными оценками коэффициентов а1 и а2 будут те которые доставляют минимум невязки:
где Т0 – продолжительность разгона объекта управления.
Ординаты кривой разгона известны лишь для дискретных моментов времени n t. Все рассматриваемые интегралы заменяем интегральными суммами. Для численного интегрирования воспользуемся методом трапеций.
С этой целью отрезок времени от 0 до Т0 разобьем на n – 1 равных частей t. Введем обозначение:
Функция невязки имеет вид:
А1 и А2 найдем путем минимизации Q по этим параметрам то есть из нормальных уравнений
Получим систему уравнений:
Откуда находятся оценки коэффициентов
Коэффициент В1 определяется по формуле:
где х (I) начальное значение производной переходной функции определяемое по экспериментальной кривой разгона.
После определения А1 А2 В1 по формуле
в зависимости от корней определяются ординаты переходной функции по математической модели Y(I) в дискретные моменты времени (I – 1) t для I от 2 до N и вычисляется показатель адекватности по формуле:
Результаты оценивания А1 А2 В1 сильно зависят от точности определения по кривой разгона начального значения первой производной переходной функции. Для уточнения значения первой производной применим программу МНК (метод наименьших квадратов).
Идентификация объекта методом МНК представлена в приложении в виде листинга. Коэффициенты А1 А2 В1 имеют следующие значения:
А1 =531 А2 = 1519В1 = 015
Показатель адекватности Q =097для математической модели по каналу регулирования.
Коэффициенты А1 А2 В1 имеют следующие значения:
А1 = 298 А2 = 221В1 = 0089
Показатель адекватности Q =099для математической модели по каналу возмущения.
Графики кривой разгона по каналу регулирования с исходными и расчетными значениями представлены на рис. 13.
Рис.13. Кривая разгона объекта по каналу регулирования
Графики разгона объекта по каналу возмущения с исходными и с расчетными данными представлены на рис. 14.
Рис.14. Кривая разгона объекта по каналу возмущения
Графики отличаются друг от друга незначительно потому что Q 1 так как в условии задания проекта дан объект по каналу регулирования с чистым запаздыванием то его передаточная функция имеет вид:
где = 1 – время чистого запаздывания равное 1 минуте. В результате передаточная функция по каналу регулирования имеет вид:
А по каналу возмущения имеет вид:
7.2. Расчет оптимальных параметров настройки регулятора
Построение линии равной степени затухания.
Передаточная функция замкнутой одноконтурной системы по отношению к возмущающему воздействию f(t) имеет вид:
где Wf(p) – передаточная функция объекта по отношению к возмущению;
Wоб (p) – передаточная функция объекта по отношению к управляющему воздействию;
Wp(p) – передаточная функция регулятора.
Передаточная функция регулятора (ПИ регулятора) имеет вид:
Подставим передаточную функцию (2.2.2) в выражение (2.2.1)
Тогда изображение по Лапласу переходной функции Y(p) системы будет иметь вид:
Форма переходной функции зависит от корней характеристического уравнения
Эти корни зависят от выбора оптимальных параметров настройки регулятора С0 и С1. Имеется много методов расчета по выбору С0 и С1. Один из них состоит в выборе параметров по заданной степени затухания:
где А1 – первая амплитуда процесса регулирования;
А3 – третья амплитуда процесса регулирования.
Степень затухания и показатель колебательности m связаны соотношением
Если в характеристическое уравнение системы (2.2.5) подставить
то уравнение распадается на два уравнения линейных относительно С0 и С1. Решая полученную систему относительно С0 и С1 находим параметрическое уравнение линии равной степени затухания:
Каждой точке на этой линии соответствует пара (С0 С1) обеспечивающая заданную степень затухания процесса регулирования. Для выбора оптимальной точки на этой линии дополнительно рассматривают первую интегральную оценку качества процесса регулирования.
7.3. Минимизация первой интегральной оценки качества на линии
равной степени затухания
На рис. 15 показана 1- ая интегральная оценка
Рис. 15. 1- ая интегральная оценка
Первая интегральная оценка имеет вид:
чем меньше ее значение при заданной степени затухания (m) тем выше качество процесса регулирования.
Она определяется по изображению переходной функции
В (2.3.2) следует что при прочих равных условиях первая интегральная оценка принимает минимальное значение на линии равной степени затухания когда С0 = max. Параметрическими уравнениями линии равной степени затухания для рассматриваемой системы с передаточной функцией объекта:
где t – время запаздывания объекта по каналу регулирования.
Точка на линии равной степени затухания выбирается в окрестности ее максимума но обычно несколько правее что при практически неизменной С0 (понижение на 1 –3%) приводит к значительному увеличению коэффициента С1. Увеличивается чувствительность регулятора и уменьшается время регулирования.
по полученным значениям С0 и С1 вычислим время изодрома
И предел пропорциональности:
Кривая равной степени затухания построена на рис. 2.3.
Рис.16. Кривая равной степени затухания
Таким образом С0 опт = 022С1 опт = 147
Настроечные параметры регулятора:
7.4. Расчет и построение переходного процесса регулирования
с оценкой его качества
Переходный процесс возникающий в АСР дает возможность оценить качество процесса регулирования и его устойчивость в автоматических системах регулирования с запаздыванием по каналу управления объектом. Существует функциональная связь между переходной функцией h (t) и вещественно – частотной характеристикой Re (w):
Ординаты переходной функции находятся интегрированием выражения (4.4.1) численными методами.
Вещественно частотная характеристика системы Re(w) убывающая функция аргумента w. Верхний предел интегрирования ограничивается частотой среза вещественной частотной характеристики начиная с которой модуль вещественной характеристики становится а затем остается меньше заданной величины в качестве которой может быть принята 120 часть максимальной ординаты вещественно частотной характеристики:
Таким образом необходимо вычислить частоту среза вещественной частотной характеристики.
Передаточная функция замкнутой одноконтурной АСР по каналу возмущения f имеет вид:
Для получения необходимо в (3.4.2) подставить p = jw выполнить все действия и выделить вещественную часть. В результате получим:
Рис.17. Вещественно-частотная характеристика
На рис.17 приведен график Re(w).
Построение процесса регулирования осуществляется по формуле 4.4.1. период функции равен где t – время запаздывания.
Поэтому шаг интегрирования должен быть не больше величины:
Рис.18. График переходного процесса
На рис.18 приведен график h(t).
Выбор шага по времени должен быть связан с шагом по времени при определении коэффициентов передаточной функции объекта. Они должны бать близкими по величине.
Для численного интегрирования используется метод трапеций. В этом методе интеграл в заданных пределах заменяется суммой площадей элементарных прямоугольных трапеций высотой w.
В соответствии с этим имеем формулу:
SUM = SUM + R(4.4.8)
Переходная функция вычисляется по формуле:
время регулирования t рег = 26 минут
Степень затухания колебательного процесса
Статическая ошибка отклонения регулируемого параметра от заданного значения в установившемся состоянии:
Для определения качества переходного процесса имеется несколько характеристик. Переходный процесс считается завершенным с того момента когда отклонение параметра от заданного или от нового установившегося значения (при статической ошибке) становится и остается меньше по абсолютной величине выбранной величины = 005 *A1.
8. Охрана окружающей среды
Для того чтобы обеспечить охрану труда и окружающей среды в обслуживании дизельных электростанций на первом ряду стоят правила за выполнение которых несут ответственность весь персонал. Для обеспечения безопасности нужно придерживаться следующих правил:
К самостоятельной работе допускаются лица прошедшие медицинское освидетельствование а также:
инструктаж по пожарной безопасности;
первичный инструктаж на рабочем месте;
обучение безопасным методам и приемам труда не менее чем по 10 часовой программе.
При обслуживании дизельных электростанций рабочий обязан:
соблюдать правила внутреннего трудового распорядка установленные на предприятии;
соблюдать требования настоящей инструкции инструкции о мерах пожарной безопасности инструкции по электробезопасности;
соблюдать требования к эксплуатации оборудования;
использовать по назначению и бережно относиться к выданным средствам индивидуальной защиты.
Каждый сотрудник обязан:
уметь оказывать первую (доврачебную) помощь пострадавшему при несчастном случае;
знать местоположение средств оказания доврачебной помощи первичных средств пожаротушения главных и запасных выходов путей эвакуации в случае аварии или пожара;
выполнять только порученную работу и не передавать ее другим без разрешения мастера или начальника участка;
содержать рабочее место в чистоте и порядке.
Работник дизельной электростанции должен знать и соблюдать правила личной гигиены. Принимать пищу курить отдыхать только в специально отведенных для этого помещениях и местах. Пить воду только из специально предназначенных для этого установок.
При обслуживании дизельных электростанций рабочий должен проходитьповторный инструктаж по охране труда на рабочем месте не реже 1разав3месяца.
Внеплановый инструктаж по охране труда проводится рабочему непосредственным руководителем при введении в действие новых или изменении законодательных и иных нормативных правовых актов содержащих требования охраны труда а также инструкций по охране труда. При изменении технологических процессов замене или модернизации оборудования приспособлений инструмента и других факторов влияющих набезопасностьтруда.
Требования настоящей инструкции по охране труда являются обязательными для рабочего. Невыполнение этих требований рассматривается как нарушение трудовой дисциплины и влечет ответственность согласно действующему законодательству РФ.
Во время работы сотрудник обязан:
Подчиняться правилам внутреннего трудового распорядка иным документам регламентирующим вопросы дисциплины труда.
Во время работы следует быть внимательным не отвлекаться от выполнения своих обязанностей.
Выполнять только ту работу которая ему была поручена и по которой он был проинструктирован.
В течение всего рабочего дня содержать в порядке и чистоте рабоче место.
Работать только в исправной спецодежде и спецобуви и применятьиндивидуальные средства защиты положенные на рабочем месте по действующим нормам.
Выполнять санитарные нормы и соблюдать режимы работы и отдыха.
Применять необходимые для безопасной работы исправное оборудование инструмент приспособления использовать их только для тех работ для которых они предназначены.
Лица не имеющие отношения к эксплуатации оборудования дизельной электростанции не должны находиться в помещении.
При остановке дизельной электростанции для осмотра чистки и ремонта должны быть приняты меры против ошибочного пуска их в ход или непроизвольного их движения. Генератор соединенный с двигателем сгорания должен быть полностью отключен от всех возможных посторонних напряжений.
При осмотре и ремонте двигателей особое внимание должно быть обращено на правильность затяжки и крепления гаек шатунных болтов и правильность закрепления коленчатого вала. Гайки шатунных болтов должны затягиваться равномерно без перекосов. Насаживать на ключ трубы или применять кувалды для ударов по гаечному ключу запрещается. После затяжки гайки шатунных болтов должны зашплинтовываться. Состояние поршней клапанов и сальников двигателя должно быть таким чтобы исключалась возможность проникновения газа в помещение.
Подъем тяжеловесного оборудования должен осуществляться постоянным или временным подъемным устройством.
Расходные баки для топлива дизель-генератора наполняются из топливохранилища электрическим насосом который включается вручную или автоматически по мере необходимости в наполнении. При ручном включении насоса расходный топливный бак должен быть оборудован прозрачной трубкой контроля уровня заполнения. При автоматическом включении насоса во избежание переполнения топливом расходного бака необходимо строго контролировать работоспособность клапана обратного перелива топлива трубопровода.
9. Пожарная безопасность
Требования к пожарной безопасности в энергетической области определены в соответствующих Правилах ВППБ 01-02-95 распространяющихся на энергетические предприятия. В первой части этого документа перечислены организационные требования выполнение которых обязательно для персонала всех компаний занимающихся хозяйственной деятельностью в энергетике. Специальные требования касающиеся эксплуатации дизельных электрогенерирующих станций изложены в главе 13.
Единые требования правил пожарной безопасности для энергетических компаний. Общие организационные нормы пожарной безопасности (далее – ПБ) при эксплуатации энергетического оборудования предусматривают выполнение следующих мероприятий:
неукоснительное выполнение работниками всех категорий требований этих Правил;
возложение ответственности за безопасность на руководителей компаний;
организация обучения и персонала и проверки выполнения требований ПБ в том числе: разработка инструкций проведение вводных и периодических инструктажей.
Дизельные электростанции (далее – ДЭС) смонтированные отдельно должны быть ограждены надлежащим образом. Дороги к ним должны быть исправны. Между ДЭС и окружающими строениями необходимо соблюдать противопожарные разрывы согласно СНиП.
На ДЭС должна функционировать телефонная либо альтернативная связь. Для перекачки топлива из хранилищ в эксплуатационные баки необходимо использовать ручные помпы или электроприводные насосы.
Работники должны следить за наполнением эксплуатационных топливных баков. В самих баках сечение переливной трубы должно превышать сечение подающих шлангов. Переливную трубу необходимо надежно закрепить в аварийном переливном баке. На переливных шлангах нельзя монтировать вентили.
Ручные вентили аварийного сброса топлива устанавливают в безопасной зоне удобной для пользования: у выходов в смежных помещениях или коридорах. Такая арматура окрашивается красным о ее назначении информируют таблички «Аварийный слив горючего».
В аварийном режиме топливо в аварийный резервуар можно переливать самотеком.
Нормы ПБ в кабельных сооружениях ДЭС установлены главой 15 этих правил.
Выхлопные системы нескольких двигателей ДЭС запрещено объединять в одной многоканальной трубе с общим кожухом. Участки выхлопных систем между коллектором и глушителем должны состоять из минимального количества колен.
Целостность теплоизоляции выхлопных систем в машинных залах систематически контролируется. Охлаждаемые трубопроводы изоляцией не оборудуются.
Выхлопные системы в точках касания со сгораемыми элементами зданий ДЭС выполняются с учетом особых требований к ПБ:
На чердаках и в простенках устанавливаются негорючие ограждения вокруг выхлопных труб отстоящие от них на 50 см. Все деревянные элементы зданий расположенные ближе 1 м от трубы покрываются огнезащитными составами.
Такие же ограждения выполняются в местах сопряжения труб и кровель.
От кровли до конца трубы должно быть 2 м и более.
Горизонтально расположенная труба заводится в бетонный (кирпичный) глушитель за пределами здания. Глушитель регулярно очищают.
Состояние соединения выхлопной трубы и блока силовой установки необходимо регулярно контролировать. При появлении искр в коллекторе эксплуатация ДЭС прекращается.
Во время работы ДЭС запрещено:
Добавлять в головку блока ЛВЖ для ускорения запуска агрегата;
Заливать дизельное топливо в бак при работающем или горячем двигателе.
Использовать для заправки ведра иные ручные емкости.
Пользоваться в машинном зале открытым огнем для разогрева систем агрегатов.
Просушивать одежду на любых элементах ДЭС.
Заставлять проходы залов и входы в помещения здания. Для хранения производственных запасов и оборудования нужно отвести отдельные помещения.
Работу ДЭС прекращают безотлагательно в случае:
Возникновения нарастающих шумов в работе поршней.
Задымления агрегата при распространении запаха горелого масла.
Остановке подачи воды в охлаждающий контур или при образовании пара в выхлопной системе.
Поломке регулятора оборотов нарушении нормального режима работы детонации.
Возникновения звуков выстрелов в глушителе.
Недостатка масла в системе двигателя.
Повреждения системы подачи топлива.
Возгорания в машинном зале.
Нужно пристально контролировать целостность уплотнений в топливопроводах и системах смазки силового устройства. При необходимости нужно принимать безотлагательные меры к исправлению повреждений.
В производственных помещениях поддерживают чистоту. Не допускается оставлять разлитые ЛВЖ. Для ветоши и обтирочных средств оборудуют металлические короба с крышками объемом до 05 куб. м. При пересмене короба очищают.
Не допускается заносить в машинные залы бочки из-под нефтесодержащих материалов.
Баки для топлива необходимо оснастить запорной арматурой и герметичными крышками.
10. Экономическая часть
В данном разделе на основе всех расходов связанных с разработкой САУ масляной системы дизельной электростанции необходимо рассчитать экономический эффект от внедрения АСУ ТП.
Материальные затраты.
Выполним расчет заработной платы исполнительной темы.
В данный расчет включается основная заработная плата научных и
технических сотрудников работающих по месту и операторов производств которые участвуют в реализации управления и контроля. Величина расходов по заработной плате определяется исходя из трудоемкости выполняемых работ и действующей системы окладов и тарифных ставок. В состав основной заработной платы включается премия выплачиваемая ежемесячно из фонда заработной платы в размере 20 –30 % от тарифа или оклада.
Для обслуживания дизельной станции используются 3 сотрудника.
Средне месячная заработная плата работнику в комплексе:
Зарплата сотрудника за год:
520 * 12 = 31800 руб.
Расходы для монтажа оборудования для устройства исчисляются по формуле:
где С1Э – тариф (стоимость) натурального топлива С1Э=210 тыс руб
Р – количество потребляемого топлива Р= 310 лч;
СЭ=21 000 · 310 = 651000 ч руб.
Сумма материальных затрат рассчитывается по формуле:
где См – материальные затраты;
СМ = 200290 + 651000 = 851 290 руб
Затраты в процентах от общей суммы %
Материальные затраты
Затраты на оплату труда
Затраты на создание программы
Рентабельность проекта %
Разработка и осуществление данного проекта реализует получение экономического эффекта от его реализации в сумме 900 273 рубля с рентабельностью 37%.
Срок окупаемости приобретаемого оборудования для организации данного проекта составляет 3 года.
В данной выпускной квалификационной работе были рассмотрены вопросы разработки микропроцессорной САУ масляной системы дизельной электростанции.
Разобрав данную тему и рассмотрев состояние дизельных электростанций страны наблюдается n-е количество застроек среди которых большую долю охватывают комплексы со времени СССР (без системы управления) и небольшая доля новых застроек с внедрением автоматизированной системы управления. Многие из старых станций могли бы быть адаптированы под современные системы управления. Но готовые решения для этого дорогие денег на их усовершенствование нет ведь не все организации находят поддержку со стороны правительства. Для этого предлагалось разработать иную систему САУ масляной системы дизельной электростанции которая смогла бы быть легко применена и использована для управления на отечественных аппаратно-программных средствах.
В ходе выполнения работы был проведен анализ вопроса построения системы была разработана функциональная схема на элементной базе для системы управления выбрано программное обеспечение (система ISaGRAF) проведен расчет точностных характеристик из которого был сделан вывод устойчивости разрабатываемой системы. Также был произведен экономический расчет из которого рентабельность внедрения разработанной системы управления в предприятии равна 37%.
ГОСТ 20439-87 Электроагрегаты и передвижные электростанции с двигателями внутреннего сгорания. Требования к надежности и методы контроля.
«Методики расчета нормативов удельных расходов топлива по дизельным электростанциям».
Власова В.М. Методы оценки эффективности инвестиций Некоммерческое партнерство Центр дистанционного образования «Элитариум».
Л.И.Селевцов А.Л.Селецов Автоматизация технологических процессов производства: учебное пособие Москва: издательский центр 2014.- 256 c.
Крошкин А.Н. Endress +Hauser на переднем крае промышленной автоматизации: новости продуктовой линейки Автоматизация в промышленности. 2015. №6.
Схиртладзе А.Г. Автоматизация технологических процессов: Учебное пособие А.Г. Схиртладзе С.В. Бочкарев А.Н. Лыков. - Ст. Оскол: ТНТ 2016. - 524 c.