Сегодня: 24 | 09 | 2020

Навчальний посібник Автоматизація технологічних процесів і систем автоматичного керування (частина 4)

ЗАПИТАННЯ

1. По яких параметрах здійснюється автоматичне керування електродними водогрійними і паровими котлами? 2. Поясніть роботу принципової електричної схеми електродного водонагрівача ЕПЗ-100. 3. Поясніть роботу принципової електричної схеми електродного котла КЕВЗ. 4. Поясніть роботу принципової електричної схеми електродного парового котла КЗПР-160.

ТЕСТИ

1. Як Здійснюється нагрівання води в Електродних і водогрійних котлах?

A. Нагрівання води здійснюється за рахунок нагрівання її ТЕНами.

B. Нагрівання води здійснюється за рахунок виділення теплоти безпосередньо у водному середовищі при проходженні через нього електричного струму між електродами

C. Нагрівання води здійснюється за рахунок перемішування з гарячою.

2. Для чого використовується два терморегулятори в електродному водонагрівачі ЕПЗ-100?

A. Один терморегулятор використовується для двохпозиційного керування температурою води, а другий як аварійний.

B. Один терморегулятор використовується для керування температурою води, а другий як аварійний

C. Один терморегулятор використовується для вмикання, другий для вимикання водонагрівача.

3. Де розміщуються два терморегулятори що використовуються в електродному водонагрівачі ЕПЗ-100?

A. Один розміщений в верхній частині водонагрівача, другий у нижній частині.

B. Обидва терморегулятори розміщуються в нижній частині водонагрівача

C. Обидва терморегулятори розміщуються в верхній частині водонагрівача.

4. Використовуючи принципову електричну схему вкажіть коли відбувається аварійне вимикання водонагрівника ЕПЗ-100?

A. При неспрацьовані терморегулятора SК1 спрацьовує SК2

B. При неспрацьовані терморегулятора SК1 спрацьовує SК2 та при несиметрій в електромережі

C. При несиметрій в електромережі.

5. Де розміщуються три терморегулятори що використовуються в електродному котлі КЕВЗ?

A. Один в верхній частині котла, другий в приміщені, третій аварійний в котлі.

B. Два в верхній частині котла, третій аварійний в котлі.

C. Один в верхній частині котла, два в приміщені.

6. Які засоби автоматизації використовуються в Електродному паровому котлі ЕКП

A. Регулятор тиску пари прямі дії

B. Регулятор тиску пари та поплавковий регулятор води в котлі прямі дії.

C. Поплавковий регулятор води в котлі прямі дії

7. По яких параметрах здійснюється автоматичне керування в еЛектродному котлі - пароутворювачі КЕПР-160

A. По температурі води в котлі

B. По рівню води в котлі

C. По тиску пари в котлі

7.3.4. Автоматизація електрокалориферних установок

Опалювальні електрокалорифери серії СФО з трубчастими ребристими нагрівниками призначені для нагріву повітря до температури 50 0 С в системах повітряного опалення, вентиляції, штучного мікроклімату і в сушильних установках. Електрокалориферні установки СФОА і СФОЦ мають однакову принципіальну схему, типорозмірний ряд, близькі технічні параметри. Електрокалориферна установка (рис. 7.18) складається з рами 7, вентилятора 5, електрокалорифера 3, м'якої вставки 4, перехідного патрубка 2 та шафи керування.

Рисунок 7.18. Технологічна схема електрокалориферної установки:

1—рама; 2 — перехідний патрубок; 3—електрокалорифер: 4— м'яка вставка; 5 — вентилятор.

Електрокалорифер має вигляд камери з листової сталі, в яку вміщено трубчасті нагрівальні елементи.

Задана температура вихідного повітря підтримується автоматично двома електроконтактними термометрами, датчики яких установлені на виході повітря з калорифера. При вмиканні електрокалорифера працюють всі нагрівні елементи. Коли температура повітря на виході стане вище граничної, автоматично вимикається одна секція, при дальшому підвищені температури вимикається друга секція. Якщо температура вихідного повітря стане вище граничного для одної секції, то автоматично вимикається останні нагрівачі.

При понижені температури нагрівні елементи вмикаються в зворотній послідовності. В електричних колах контролю температури передбачені автоблокіровки: при зупинці електродвигуна вентилятора вимикається електрокалорифер; ввімкнути нагрівні елементи неможливо при непрацюючому електродвигуні вентилятора.

На рисунку 7.19 зображено принципіальну електричну схему уніфікованого електрокалориферного агрегату серії СФОЦ. Для регулювання потужності електрокалорифера трубчасті нагрівники розділено на три окремі трифазні групи (секції) ЕК1, ЕК2 та ЕК3. Вимикачем SА2 можна вмикати окремі секції нагрівників і регулювати потужність електрокалорифера в межах 100 %, 67 % або 33 % від номінальної потужності. В шафі керування встановлено вимикач QF, запобіжники FU1, FU2, FU3, FU4 для захисту секцій калорифера і кола керування, три електромагнітних пускачі КМ1, КМ2, КМ3 для вмикання секцій нагрівників, сигнальні лампи НL1...НL5, проміжне реле К1, перемикач 1 для вибору режиму роботи (ручний «Р» чи автоматичний «А»), перемикач SA2 для вибору кількості ввімкнутих секцій при ручному керуванні та автоматичний вимикач QF2 для керування двигуном вентилятора.

Рисунок 7.19. Принципіальна електрична схема електрокалориферної установки серії СФОЦ.

При ручному керуванні перемикач SА1 встановлюють у положення «Р». Температуру повітря в приміщенні регулюють вмиканням і вимиканням окремих секцій електронагрівників за допомогою перемикача SА2. Якщо температура ребер трубчастого нагрівника перевищить + 180 °С, розімкнеться контакт температурного реле SК1 в колі живлення проміжного реле К1, що призведе до вимикання всіх нагрівників.

При автоматичному керуванні перемикач SА1 ставлять у положення «А». Температура повітря у приміщенні контролюється за допомогою температурних реле SК2 І SК3. Коли температура повітря в приміщенні стане вище встановленої норми, то контакт температурного реле SК2 розімкнеться, що призведе до вимикання першої секції електронагрівників. Якщо температура в приміщенні підвищуватиметься й далі, розімкнеться контакт температурного реле SК3, що призведе до вимикання другої секції електронагрівників. Вимикання останньої секції електронагрівників відбудеться тільки тоді, коли температура ребер трубчастого нагрівального елемента перевищить + 180 °С. Якщо температура стане нижчою від заданої норми, то секції нагрівників вмикаються у зворотному порядку. Про роботу окремих секцій нагрівників сигналізують лампи НL2...НL4.

ЗАПИТАННЯ

1. Яка будова електрокалориферної установки? 2. Технологічна робота електрокалориферної установки? 3. Які засоби автоматизації використовуються в електрокалориферній установці? 4. Об’єми автоматизації електрокалориферної установки

ТЕСТИ

1. Для чого призначені електрокалориферні установки?

A. Призначені для нагріву повітря до температури 50 0 С в системах повітряного опалення, штучного мікроклімату і в сушильних установках.

B. Призначені для нагріву повітря до температури 50 0 С в системах повітряного опалення, вентиляції, штучного мікроклімату і в сушильних установках.

C. Призначені для нагріву повітря до температури 50 0 С в системах повітряного опалення, вентиляції і в сушильних установках.

2. В якій установці використовуються два терморегулятори, які знаходяться в приміщені та електроконтактний датчик температури.

A. В електрокалориферній установці.

B. В вентиляційній установці із станцією керування ШОА-9203.

C. В припливно-витяжній вентиляційній установці.

3. Використовуючи принципову електричну схему електрокалорифера вкажіть, які несправності виникли в колі керування, якщо в автоматичному режимі не вмикаються перша і друга групи нагрівних елементів про що сигналізують справні сигнальні лампочки НL1, HL2.

A. Механічна поломка контактів пакета перемикача SA1 та датчиків реле температури SК1, SК3.

B. Механічна поломка контактів пакета перемикача SA1 та датчиків реле температури SК1, SК2.

C. Механічна поломка контактів пакета перемикача SA2 та датчиків реле температури SК1, SК2.

4. Використовуючи принципову електричну схему електрокалорифера вкажіть, які несправності виникли в колі керування, якщо в автоматичному режимі не вмикаються перша і друга групи нагрівних елементів про що сигналізують справні сигнальні лампочки НL1, HL2

A. Обрив в колі - перемикач SA2, контакти датчиків реле температури SК1, котушка магнітного пускача КМ1, провід N.

B. Обрив в колі - перемикач SA1, контакти датчиків реле температури SК2, котушка магнітного пускача КМ1, провід N.

C. Обрив в колі - перемикач SA1, контакти датчиків реле температури SК1, котушка магнітного пускача КМ1, провід N.

7.3.5. Автоматизація нагрівних установок з використанням регуляторів та програмних контролерів

Універсальний двохканальний програмний ПІД-регулятор ТРМ151 використовується для створення систем управління різного рівня складності — від контурів локального регулювання до комплексних систем управління об'єктами з інтеграцією в АСУ. Регулятор має лінійку стандартних модифікацій для найпоширеніших технологічних процесів, використовуючи два вбудовані універсальні входи і два виходи з можливістью розширення входів і виходів шляхом підключення модулів ОВЕН МВА8, МВУ8 по інтерфейсу RS-485 (у замовленій конфігурації)

Універсальний програмний ПІД-регулятор здійснює програмне управління різними виконавчими механізмами: 2-х позиційними (ТЕНи, двигуни); 3-х позиційними (засувки, крани) та додатковими пристроями (заслінки, жалюзі, газо - або парогенератори і т. п.). (рис. 7.20, 7.21 ) Регулятор має широкі можливості конфігурації на ПК або з передньої панелі приладу: різні рівні доступу для оператора, технолога і налагоджувача системи; для кожної стандартної модифікації приладу свій зручно організований набір параметрів.

Два канали пошагового регулювання, кожний з яких підключений до свого вихідного елементу

Рисунок 7.20 Функціональна схема використання Універсального двохканального програмного ПІД-регулятора ТРМ151

Одноканальне пошагове регулювання по виміряній або обчисленій величині. Має блок контроля виходу величини за допустимий діапазон (“інспектор”). Сигнал інспектора подається на вихід 2

Одноканальне пошагове регулювання, при цьому вставка регулятора може бути зкоректована По визначеній функції від значення, виміряного на вході 2. Має блок інспектора, зєднаного з виходОм 2. Використовується в погодозалежних системах обігріву.

Одноканальне пошагове регулювання за допомогою системи “ нагрівач-електродвигун”. Використовується для автоматизації систем мікроклімату

Рисунок 7.21 Функціональні схеми використання Універсального двохканального програмного ПІД-регулятора ТРМ151 .

Програми швидкого старту, розроблені спеціально для кожної модифікації, та можливість швидкого доступу до вставок при програмуванні приладу з передньої панелі.

ТРМ 151 має два універсальні входи, до яких можна підключати датчики різного типу:

Термоперетворювальні опори типа ТСМ/ТСП/ТСН;

Термопари TXK(L), TXA(K), TXK(J), THH(N), TПП(R), TПП(S), ТПР(В), TBP(A-1,2,3), TMK(T);

датчики з уніфікованим вихідним сигналом струму 0(4)...20 мА, 0...5 мА або напруги 0...1 В, -50...+50 мВ;

датчики положення засувки (резистивні або струмові);

«сухі» контакти.

Крім того, ТРМ151 замовленій конфігурації може знімати дані з 8-ми датчиків, підключених до зовнішніх модулів вимірювання ОВЕН МВА8, по мережі RS-485.(рис. 7.22 ).

Рисунок 7.22. Схема підключень програмного регулятора ТРМ 151

ТРМ 151 може обчислювати цілий ряд функцій від величин, виміряних на входах: відносну вологість психрометричнтм методом; квадратний корінь із виміряної величини; різницю виміряних величин; середнє арифметичне виміряних величин; мінімальне і максимальне значення виміряних величин.

У ТРМ 151 одночасно можуть працювати 1 або 2 канали регулювання виміряної або обчисленої величини.

ТРМ151 управляє технологічним процесом за програмою, яка є послідовністю кроків, наприклад:

нагрів або охолодження до заданої температури або протягом заданого часу (з необхідною швидкістю);

підтримка температури на рівні вставки протягом заданого часу;

підтримка температури на рівні вставки до тих пір, поки вимірювана величина в одному з каналів не досягне заданого значення.

Для кожного кроку програми задаються вставки, параметри регулювання і умови переходу на наступний крок.

ТРМ151 може мати 12 програм по 10 кроків в кожній. Також можна створити програму з нескінченним числом циклів або «зчепити» декілька програм в одну, що дозволяє описати технологічний процес практично будь-якої складності.

Регулятори ТРМ151 можуть працювати в двох режимах:

Двохпозиційне регулювання (включення/виключення вихідних пристроїв відповідно до заданої логіки);

ПІД-регулювання, що дозволяє з високою точністю управляти складними об'єктами.

У приладі реалізована функція автонастройки ПІД-регуляторів, позбавляюча користувачів від трудомісткої операції ручної настройки.

У приладі залежно від замовлення можуть бути встановлені 2 вихідних елементи в будь-яких поєднаннях:

реле з струмом контактів на 4 А при 220 В;

транзисторні оптопари п-р-п-типу 400 мА 60 В;

симісторні оптопари 50 мА 300 В;

ЦАП «параметр-струм 4...20 мА»;

ЦАП «параметр-напруга 0...10В»;

вихід 4...6 В 100 мА для управління твердотільним реле.

Використовуючи ТРМ151 замовленій конфігурації спільно із зовнішнім модулем виводу ОВЕН МВУ8, можна управляти двома 3-х позиційними механізмами. Решта реле МВУ8 при цьому може бути задіяні для видачі періодичних імпульсів або для аварійної сигналізації.

Прилад може також видавати результати вимірювань або обчислень на реєстратор при установці ЦАП як вихідний елемент.

ТРМ151 може контролювати: t знаходження регульованої величини в заданих межах (для цього служить блок «інспектор»); t працездатність датчиків (перевірка на обрив, замикання, вихід за допустимий діапазон і т. д.); працездатність вихідних елементів (LBA-аварія).

При цьому ТРМ151 аналізує критичність аварійної ситуації. Наприклад, на певному кроці програми технолога відбувся обрив датчика, який не задіяний на даному кроці. Прилад в цьому випадку, не зупиняючи виконання програми, сигналізує про несправність, дозволяючи її вчасно усунути без переривання технологічного циклу. Проте якщо відбулася поломка потрібного в даний момент вимірника, то ТРМ151 зупиняє програму технолога і переводить об'єкт в режим АВАРІЯ. При цьому в режимі АВАРІЯ всі вихідні пристрої не відключаються, а переходять на наперед задану аварійну потужність.

У технологічному процесі можуть бути задіяні пристрої, які не здійснюють регулювання, але вимагають періодичного включення на певному етапі. Це газо - або парогенератори, жалюзі систем вентиляції і т. д.

ТРМ151 дозволяє управляти такими пристроями, задаючи їм інтервали включення і виключення на певному кроці програми.

У випадку, якщо вихідні елементи приладу зайняті, прилад може здійснювати управління такими механізмами, підключеними до зовнішнього вихідного модуля МВУ8, через мережевий інтерфейс RS-485.

В деяких випадках може виникнути необхідність регулювання на різних кроках програми різних вхідних величин з використанням одного і того ж виконавчого механізму. Наприклад, за допомогою одного ТЕНа на першому кроці можна регулювати температуру, а на другому - різниця температур. ТРМ151 замовленій конфігурації дозволяє реалізувати таку можливість. Для цього в приладі для кожної вхідної величини конфігурують свій регулятор (їх може бути до 8-ми), а потім на різних кроках програми до виходу приладу підключають різні регулятори.

У ТРМ151 встановлений модуль інтерфейсу RS-485, організований по стандартному протоколу ОВЕН. Інтерфейс RS-485 дозволяє: конфігурувати прилад на ПК; передавати в мережу поточні значення виміряних величин, вихідної потужності регулятора, параметрів програми технолога, а також будь-яких програмованих параметрів; одержувати з мережі оперативні дані для генерації управляючих сигналів.

У мережу RS-485 можуть бути об'єднані декілька приладів і модулів введення/виводу. ТРМ151 може працювати «майстром мережі», управляючи роботою інших приладів.

При інтеграції ТРМ 151 в АСУ ТП як програмне забезпечення можна використовувати SCADA-систему Owen Process Manager або яку-небудь іншу програму.

Оскільки прилад володіє широкими можливостями, його настройка може перетворитися на досить складну задачу. Для полегшення конфігурації ТРМ151 ВО ОВЕН розроблена спеціальна програма для ПК.

Програма «Конфігуратор ТРМ 151» має 3 рівні доступу, захищені паролями, - для налагоджуючого системи, технолога і оператора. Для кожної стандартній модифікації в програмі представлений свій набір зручно згрупованих параметрів. Крім того, в конфігураторі передбачена можливість реєстрації ходу технологічного процесу.

Для кожної стандартної модифікації пропонується програма «Швидкий старт» з простим і зрозумілим інтерфейсом. Відповідаючи на пропоновані програмою питання, можна легко виробити першу настройку приладу.