Современные программно-аппаратные средства в АСУТП Кировской районной котельной г.Омска

Вакуумная деаэрационная установка подпитки теплосети - уникальный технологический объект, предназначенный для удаления из подпиточной воды коррозионно-активных газов – кислорода и свободной углекислоты. От слаженной работы этой установки зависит износостойкость и коррозионная устойчивость всей тепловой сети одного из самых крупных районов города Омска.

В процессе реконструкции и модернизации «Кировской районной котельной» (ОАО «Омская электрогенерирующая компания») было решено провести внедрение автоматизированной системы управления вакуумной деаэрационной установкой ЦВД-600. Основными требованиями к автоматизированной системе были:

• возможность работы в полном автоматическом цикле регулирования;
• высокая надежность системы с контролем и оповещением при всех аварийных режимах;
• использование современных аппаратных и программных средств, причем с возможностью обслуживания системы силами службы автоматизации предприятия;
• создание современного операторского интерфейса;
• кратчайшие сроки разработки, внедрения и запуска системы.

С этой задачей успешно справилась компания «Автоматизация, энерго-ресурсосбережение» («АвЭРС»), специализирующаяся на создании систем АСУТП, АСДУ и управления инженерными системами в энергетической промышленности.

Технологически объект автоматизации состоит из: подогревателей не- деаэрированной воды; центробежно-вихревого деаэратора номинальной производительностью 600 м³/ч (I – ступень); двух капельных деаэраторов номинальной производительностью 300 м³/ч каждый (II – ступень); охладителя выпара контактного типа номинальной производительностью 600 м³/ч; двух водоструйных эжекторов номинальной производительностью 100 м³/ч каждый; трех насосов рабочей воды номинальной производительностью 162 м³/ч каждый; четырех конденсатных насосов номинальной производительностью 27 м³/ч каждый; аккумуляторного бака ёмкостью 75 м³; бака рабочей воды ёмкостью 18 м³; средств автоматического регулирования, обеспечивающих автоматическое поддержание режима деаэрации и подпитки теплосети.

Уникальны и технические характеристики установки. Стоит заметить, что это уникальный, единственный объект в России со следующими характеристиками:

• номинальная производительность - 600 м³/ч;
• диапазон регулирования производительности по воде 200-700 м³/ч;
• температура воды, поступающей на деаэрации - 2-25°С;
• минимальный и максимальный нагревы воды в подогревателях при номинальной температуре деаэрированной воды на выходе - 65-75°С.

Система автоматизированного управления состоит из трех уровней. Одним из основных требований заказчика было использование современных, высоконадежных и, что не мало важно, с оптимальным соотношением цена/качество средств АСУТП.
Структурная схема управления технологическим процессом приведена на рис.1.

Рис.1. Структурная схема управления технологическим процессом деаэратора ЦВД-600

Первый уровень АСУТП – уровень информационно – измерительных каналов (ИИК), представлен следующим оборудованием: датчики давления «Метран-150»; датчики давления – разрежения «Метран-100-ДИВ»; датчик давления – разрежения «ROSEMOUNT 3051»; преобразователи расхода электромагнитные ПРЭМ-3; вихревой расходомер-счетчик DY150-ENBL; волноводные уровнемеры серии 3300; термопреобразователи сопротивления платиновые Pt100 «Метран-226»; анализаторы жидкости «АТОН-301МП» (кислородомеры); преобразователи тока Е854М.

Второй уровень – уровень сбора, обработки и выдача информации на станцию оператора; местного управления. Уровень состоит из нескольких шкафов управления (ШК): шкафа управления конденсатными насосами, шкафа управления рабочими насосами БРВ; шкафов присоединения №1 и №2 сборки РТЗО LD01 для управления запорной арматурой; ШП-3 – шкафа присоединения №3 сборки РТЗО LD01 для управления регулирующей арматурой, шкафа контроллера, в котором расположен контроллер DL205, состоящий из процессорного модуля DL-260, модулей, каркасов расширения аналоговых, дискретных сигналов.

Функции управления заключаются в следующем: управление насосными агрегатами на сливе конденсата из ПДВ №1 и ПДВ №2 со станции оператора, а так же дистанционно с самих шкафов; поддержание заданного уровня в подогревателях с помощью частотных преобразователей SV150iS5-4 рабочими насосами; включение резервного насоса при повышении уровня до заданного предела; передача данных о состоянии насосных агрегатов и частотного преобразователя в контроллер; сбор и передача информации на станцию оператора технологических параметров: давления, расхода, температуры, содержание растворенного кислорода в подпиточной воде, положение регулирующих клапанов; управление насосными агрегатами и запорно - регулирующей арматурой; автоматическое регулирование уровня в АКБ и температуры на выходе из ПДВ; выполнение рабочей программы по сложному технологическому циклу; выполнение программы аварийного останова при критических параметрах.

Выбор рабочего и резервного насоса осуществляется местно на шкафу управления, а так же со станции оператора. При исчезновении напряжения на контроллере управление насосными агрегатами автоматически переходит на АРМ оператора.

Третий уровень системы управления (АРМ оператора) выполняет следующие функции: прием информации о состоянии технологического оборудования, режима работы, формирование отчетов и архивов, управление технологическим оборудованием. Используется следующее оборудование и программное обеспечение: современная рабочая станция (Pentium 4 (3,0 ГГц)/1 Гб ОЗУ HDD 80GB, ЖКИ 19”), операционная система Windows XP, инженерное программное обеспечение DirectSOFT5 и SCADA-система ClearSCADA.

Для автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора в проекте применен программный продукт ClearSCADA компании Control Microsystems (Канада), промышленная рабочая станция. Для управления технологическим оборудованием (задвижками, регулирующими клапанами, насосами) и отображения текущего состояния технологического оборудования, а так же технологических параметров (расход, давление, уровень, температура и др.) созданы необходимые мнемосхемы. Операторы имеют возможность управлять оборудованием в ручном режиме, переводить его в автоматический режим, задавать необходимые уставки (уровней, частоты, расхода и проч.)

Для полного и подробного отображения состояния технологического процесса в SCADA – системе создано несколько дополнительных мнемосхем, выделенных на общей мнемосхеме группами, некоторые из них:

Рис. 2. Общая и дополнительные мнемосхемы

• управление задвижками и регуляторами подачи исходной воды на охладитель выпара;
• управление задвижками и регуляторами подачи исходной воды в аккумуляторный бак;
• управление задвижками на напоре насосов бака рабочей воды;
• управление задвижками на напоре конденсатных насосов;
• управление задвижками и регуляторами подачи пара на подогреватели химочищенной воды;
• управление задвижками подачи воды с ЦВД-600 на капельные деаэраторы;
• управление задвижками подачи воды с аккумуляторного бака на всас подпиточных насосов;
• управление насосами бака рабочей воды;
• управление конденсатными насосами и подогревателями химочищенной воды.

ClearSCADA ведет круглосуточный архив данных (уровней, температур, режимов регулирующих клапанов, подпиточных насосов). С помощью системы трендов и отчетов оператор имеет возможность просматривать необходимые параметры в графическом, табличном виде на различных временных интервалах и глубине.

Применение ClearSCADA позволило выполнить существенное требование, предъявленное к разработчикам автоматизированной системы - сократить до минимума сроки выполнения проекта. Встроенные инструменты разработки и объектно-ориентированная концепция продукта позволила разработать "с нуля" сложную систему управления за короткое время, причем имелся малый опыт работы с данной системой, обучение занимало заметную долю времени. Уникальная интегрированная среда разработки позволила отладить, детализировать проект уже в процессе пуско-наладочных работ и у обслуживающего персонала не будет проблем в модернизации, либо расширении работающей системы управления. Немаловажен и тот факт, что это не потребует финансовых затрат на покупку дополнительных программных модулей.

Артамонов Михаил Александрович,
главный инженер ООО "АвЭРС"

Шмидт Алексей Андреевич,
ведущий инженер отдела
по работе с ключевыми клиентами
ООО «ПЛКСистемы»