На Ново-Рязанской ТЭЦ был установлен насосный агрегат ПЭ 500-180-2, предназначенный для питаний паровых котлов с давлением пара 140 атм. Гидромуфта является самым простым и надежным устройством регулирования частоты вращения электроприводных центробежных нагнетателей насосов. В данном проекте использовалась итальянская гидромуфта D21KLS HS производства компании «TRANSFLUID», управление которой предстояло автоматизировать.

Исполнитель проекта автоматизации гидромуфты – компания  ООО «ТИУС», включая проектирование, производство, поставку, пуско-наладку и ввод в эксплуатацию.

Применение гидромуфты позволяет увеличить показатель экономичности эксплуатации насосного оборудования. Особенно это актуально при неравномерных нагрузках на электродвигатель. Дополнительно это помогает продлить срок эксплуатации насоса и запорной арматуры. Работа гидромуфты помогает синхронизировать напорные характеристики насосных агрегатов, которые подключены параллельно.

Принцип работы гидромуфты предусматривает, что она может быть смонтирована непосредственно между двигателем и насосом, если частота последнего не превышает 2900 об/мин.

Рис 1. Гидромуфта D21KLS HS

По требованиям станционного оборудования, применяемого на ТЭЦ, необходимо было поставить единый шкаф управления гидромуфтой и удаленный пульт управления. Таким образом, предстояло объединить аппаратуру НКУ с двумя независимыми вводами на 380В, двумя вводами на 220В АС и 220 DC с контроллерным оборудованием в одном шкафу управления. Необходимо было использовать контроллер, имеющий способность одновременно функционировать в реальных условиях эксплуатации с требуемым качеством, выполняя свои функции регулирования управления без искажения сигналов ввода-вывода при воздействии на него непреднамеренных электромагнитных помех, и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам. Также контроллер должен был отвечать требованиям быстродействия по выполнению алгоритмов регулирования и защит. При этом он должен быть компактного исполнения, удобен в монтаже и дальнейшем обслуживании. Именно поэтому был выбран контроллер Do-more H2-DM1E от «AutomationDirect».

Опыт применения в подобных системах управления контроллеров Do-more H2-DM1E показал их достаточную электромагнитную совместимость, великолепное быстродействие, легкость в программировании на бесплатно предоставляемом программном обеспечении и, самое важное, удобную отладку алгоритмов управления и настройку регуляторов.

На рисунке 2 чертеж внешнего вида шкафа управления гидромуфтой. Пространство шкафа разделено на два отсека – отсек автоматики с контроллерным оборудование в верхней части и отсек НКУ в нижней его части.

Рис. 2. Чертежи шкафа управления

Для осуществления процесса управления гидромуфтой в шкафу управления установлен контроллер Do-more H2-DM1E с корзиной для установки 3 моделей:

• F2-8AD4DA – модуль аналогового ввода-вывода (ВА – 8 шт. АВ – 4 шт.);
• D2-32ND3 – модуль ввода 32 дискретных переменных;
• D2-08TD2 – модуль вывода 8 дискретных переменных;

Для осуществления человека-машинного взаимодействия, контроля состояния, ввода уставок, шкаф управления оснащён двумя независимыми панелями управления:

• MT8071iE – местная, установленная на двери шкафа;
• MT8102iE – удалённая, установленная на пульте управления насосом ПЭН.

Для осуществления внешнего управления и забора данных в контроллере имеется MODBUS TCP протокол.

Рис. 3. Шкаф управления гидромуфтой «ШАТИУС-2015.А»

Шкаф управления гидромуфтой имеет 4 режима работы:

• Автоматический – гидромуфта передаёт крутящий момент автоматически в зависимости от заданной уставки давления в коллекторе. Запуск, останов, аварийный останов происходят полностью в автоматическом режиме.
• Ручной – гидромуфта передаёт крутящий момент пропорционально заданному проценту задания на исполнительный механизм (M1). Запуск, останов, аварийный останов происходят полностью в автоматическом режиме.
• Испытательный – предназначен для проведения испытаний ПЭН. Проверка штатного запуска, штатного останова, аварийного останова, проверки защит и блокировок. В данном режиме запускаются все насосы гидромуфты в их штатном режиме работы. После команды останова (штатный или аварийный) насос смазки подшипников работает не более 1 с. В данном режиме работы не рекомендуется находится в состоянии РАБОТА более 60 с.
• Сервис – данный режим предназначен для сервисного обслуживания гидромуфты. Позволяет осуществлять управление всеми исполнительными механизмами и элементами в ручном режиме командами оператора.

Режим СЕРВИС предназначен только для квалифицированного персонала, полностью понимающие принципы работы всех элементов гидромуфты. В данном режиме отключены блокировки, защиты.

Рис. 4. Фото панели оператора шкафа управления

Управление гидромуфтой происходит при помощи двух независимых панелей оператора, установленных на дверце шкафа и на пульте управления ПЭН. Удалённое управление или получение данных возможно по MODBUS TCP протоколу. Ниже приведены примеры экранов панелей оператора.

Рис. 5. Экран 1

Рис. 6. Экран 2

Конечно, всю интеллектуальную нагрузку несет контроллер шкафа управления гидромуфтой, поэтому остановимся на его технических характеристиках.

Линейка Do-more построена на базе испытанной серии программируемых контроллеров DirectLOGIC DL205, но с усиленными характеристиками по ёмкости памяти, производительности и наличию порта Ethernet.

Программирование серии ПЛК Do-more осуществляется с помощью бесплатного программного обеспечения Do-more Designer с мощным, интуитивно понятным набором новых инструментов программирования.

Основные характеристики серии Do-more:

• Увеличенный объём общей памяти
• Программирование на языке релейной (лестничной) логики
• Часы реального времени/календарь
• Четыре процессора: два в серии H2 и два в серии T1H
• Безударное динамическое редактирование
• До 2000 PID контуров
• Предустановленна back-up батарея
• Поддержка до 256 локальных вводов/выводов и свыше тысячи удаленных при использовании модулей удаленного расширения Ethernet
• Два (H2-DM1) или три (H2-DM1E) встроенных коммуникационных порта: порт RS-232 – поддержка программирования, K-sequence slave, MODBUS RTU master/slave и ASCII IN/OUT; порт USB – поддержка программирования; порт Ethernet – поддержка программирования, TCP/IP, UDP/IP и Modbus/TCP

Как видно из приведенных характеристик, возможности контролера достаточно внушительные, что позволяет успешно применять их как на сложных объектах энергетики, так и в более простых проектах. Измерительные модули контроллера внесены в реестр средств измерений, их поверка доступна и проста. Компактное исполнение контроллера позволяет применять его как на локальных объектах автоматики, так и с использованием децентрализованной периферии.

На завершающем этапе внедрения проекта САУ управления гидромуфтой на Ново-Рязанской ТЭЦ специалистами компании  «ТИУС» была проведена пуско-наладка шкафа управления и, совместно со специалистами сервиса компании «TRANSFLUID» и цехового персонала ТЭЦ, последовательно по регламенту проведения работ система была введена в эксплуатацию.

Рис. 7-8. Фото внутри шкафа управления «ШАТИУС-2015.А»

Автоматизированная система управления гидромуфты питательного насоса марки ПЭ-500-180-2 (ПЭН-7) принята в промышленную эксплуатацию на Ново-Рязанской ТЭЦ в сентябре 2020 г.

По вопросам приобретения комплектного оборудования можно обращаться в компанию «ПЛКСистемы», по вопросам проектирования, производства и выполнения работ – в компанию  «ТИУС».