Обоснование необходимости и эффективности автоматизации технологического комплекса или процесса
Основной задачей автоматизации является высвобождение персонала и обеспечение надежного и экономичного функционирования процесса откачки воды.
Насос откачки воды из водоприемной камеры работает в цикличном режиме и его включение и отключение производят в функции уровня воды в водоприемной камере.
Аппаратура автоматизации должна обеспечивать:
· Автоматическую контролируемую заливку насоса перед пуском его в работу.
· Автоматический контроль за работающим насосом и аварийное отключение его, если он не развил заданной производительности или в установке возник отказ (перегрев подшипников, короткое замыкание и др.).
· Обезличенную звуковую и световую сигнализацию на пульт диспетчера о состоянии установки (работа, отказ) и аварийном уровне воды, а также возможность дистанционного включения установки с пульта диспетчера и перевод ее на ручное управление.
· Защиту электродвигателя.
Повышение эффективности работы водоотливных установок может быть достигнуто при создании систем, обеспечивающих регулирование производительности насосов по заданному алгоритму или перевод их на непрерывную откачку воды.
При этом:
· сокращается необходимая емкость водосборников на 30 ¸ 50%;
· сокращается на 35 ¸ 75% мощность электродвигателей насосных агрегатов и появляется возможность применять меньше по производительности насосы;
· повышается безотказность работы водоотливной установки, так как примерно 60% отказов возникают в момент пуска насосов;
|
|
|
· уменьшаются затраты на водоотлив за счет интенсивной откачки воды в часы минимума энергопотребления, когда тариф за электроэнергию минимален.
Математическое моделирование технологического комплекса.
Рисунок 1. – Математическая модель системы управления электроприводом насоса
Автоматизация комплекса
Выбор структуры управления технологическим комплексом
Система управления включает:
- электропривод насоса с частотным регулированием скорости;
- средства КИП;
- преобразователь серии FR-F700.
Объектом автоматизации является насос ЦН установленный в обсадной трубе скважины с преобразователем частоты регулирующий скорость в зависимости от давления в скважине при помощи встроенного в ПЧ ПИД регулятора.
Рис 2. Структура контура регулирования
КИП предназначены для получения информации о состоянии оборудования, включают в свой состав:
- датчик давления, установленный на герметичном оголовке обсадной трубы падающий сигнал на включение привода насоса при повышении уровня жидкости в скважине;
- датчик сухого хода насоса;
|
|
|
- водосчетчик для химически агрессивной среды с цифровым выходом;
МПС предназначена для сбора информации с датчиков и командоаппаратов и управления релейно-контакторной частью системы и организации обмена данными с верхним уровнем.
Рисунок. 3. Структурная схема системы управления.
Преобразователь предназначен для осуществления обмена между устройством с интерфейсом RS-232 (в данном случаем МПС) и диспетчерским пунктом через сеть Ethernet.
Преобразователи частоты, предназначенные для частотно-регулируемых асинхронных электроприводов, подразделяются по типу связи с питающей сетью на непосредственные преобразователи частоты и двухзвенные преобразователи частоты (ДПЧ) с промежуточным звеном постоянного или переменного тока.
Преобразователь частоты представляет собой электротехническое устройство, преобразующее трехфазное напряжение питающей сети 380 В/50 Гц в трехфазное напряжение изменяющейся амплитуды и частоты. К входу частотного преобразователя подключается сеть, к выходу подключается асинхронный двигатель насоса. Когда необходимо вращение двигателя на малых оборотах, преобразователь подает на него низкое напряжение (и, соответственно, мощность). По мере увеличения давления в обсадной труде инвертор повышает напряжение и частоту питания двигателя насоса до номинальных 380 В/50 Гц производя откачку продуктивного насоса до падения давления в системе скважины до нижнего уровня.
|
|
|
Пульт управления преобразователя частоты обладает интуитивно понятным интерфейсом. Можно подключить дополнительный пульт, который позволит управлять преобразователям, отображать текущее состояние привода (частота, ток, скорость, напряжение и др.), редактировать параметры, сохранять параметры в памяти пульта и копировать их на другой преобразователь по выделенным линиям связи (интерфейс RS-485).
Частотные преобразователи для насосов и вентиляторов серии FR-F700: позволяют создавать современные и интеллектуальные приводы, которые можно без проблем интегрировать в комплексные решения по автоматизации зданий. Компания Mitsubishi Electric позиционирует их как частотные преобразователи для насосов и вентиляторов, а также для применений с пониженной перегрузкой, например, кондиционеров в технике зданий и промышленности, в вытяжных установках и воздуходувках, а также в технике обработки сточных вод, насосах для грунтовой воды и тепловых насосах. Кроме того, эти частотники предоставляет исключительные возможности по сбережению энергии, особенно для насосных и вентиляторных приложений.
|
|
|
Помимо классов защиты IP00 / IP20, в диапазоне мощности до 55 кВт можно заказать и с классом защиты IP54 (серия FR-F746).
Кроме того, для преобразователей частоты FR-F740 Mitsubishi Electric также предлагает монтажные шкафы. В этих шкафах преобразователи могут быть установлены отдельно и независимо от распределительного шкафа. Стабильные монтажные шкафы FSU (Floor Standing Units) рассчитаны на класс защиты IP20 и уже предварительно смонтированы. Помимо преобразователя, в них также можно разместить сглаживающий реактор звена постоянного тока или дополнительный помехоподавляющий фильтр. Имеются шкафы FSU различных размеров, приспособленные для различных классов мощности преобразователей частоты FR-F740. Шкаф поставляется в виде полного монтажного комплекта, включая винты, кабель и клеммный блок.
Расширенные энергосберегающие функции. Достигается существенное энергосбережение в области низких скоростей, а также во время разгона и торможения. Например при стартовой частоте 35 Герц этот частотный преобразователь, по сравнению с обычными решениями, экономит 57% энергии. Новаторская технология «ОEC» (Оптимальное управление возбуждением) от Mitsubishi Electric дает дополнительное до 10% экономии благодаря тому, что магнитный поток двигателя во всех режимах поддерживается неизменным. Это гарантирует максимальную отдачу мотора при максимальном КПД.
Высокая долговечность. Применение различных новшества в конструировании и использование новых компонентов (например, вентиляторы и конденсаторы), позволяют увеличить срок службы преобразователей часоты FR-F700 до 10-ти и более лет. Мощная система самодиагностики позволяет предотвратить отказы, отображая на дисплее истечение срока службы выбранного компонента с целью его своевременной замены.
Основные характеристики FR-F700:
· Диапазон мощностей от 0,75 кВт до 630 кВт;
· Электропитание до 500 VAC (от 75 кВт );
· Встроенный EMС-фильтр;
· Вход PTC;
· Расширенные функции ПИД-регулятора;
· Простое векторное управление;
· Высокая долговечность;
· Совместим с международными стандартами CE, UL, cUL, ГОСТ
· Дисплей, показывающий энергосбережение.
Эффект энергосбережения может отражаться на дисплее в нескольких различных форматах и величинах.
· Текущее значение в киловаттчасах, % или евро.
· Средняя величина в киловаттчасах, % или евро.
· Годовая величина в киловаттчасах или %.
Преобразователи частоты FR-F700 поддерживает следующие сети
· Profibus/DP;
· DeviceNet ;
· CC-Link ;
· LON Works ;
· USB 1.1;
· RS-485 и Modbus RTU (Standart).
Рисунок 4. Схема подключения ПЧ серии FR-F700.
Требуемые значения параметров вводятся с использованием трех параметрирующих кнопок на передней панели преобразователя, номер параметра и его значение отображаются на четырехзначном цифровом индикаторе.
Клавиатура представляет собой набор мембранных контактов и четырехсегментного LED индикатора.
Для управления двигателем примем ПИД регулирование с замкнутой обратной связью, с соответствующими сигналами от датчика. Когда задействован процесс управления с замкнутой обратной связью (P201=001), все рабочие точки задаются между 0% и 100%, т.е. рабочая точка со значением 50.0=50%.
DIP переключатели выбирают способ управления через аналоговые входы-либо по току, либо по напряжению. Они также конфигурируют входы при ПИД управлении.
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 204; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!