Автоматизация гидромуфты питательного насоса на Ново-Рязанской ТЭЦ

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».