Тендерное предложение на создание автоматизированной системы управления котлами типов ДЕ, ДКВР
1 ВВЕДЕНИЕ

Автоматизированная система управления предназначена для управления работой технологического оборудования паровых и водогрейных котлов типов ДЕ, ДКВР в соответствии с технологическим регламентом и режимной картой или сигналами газоанализаторов, а также для организации эффективного сжигания и экономии топлива при производстве тепловой энергии и пара, теплоснабжения и обеспечения потребителей горячей водой, улучшения экологических условий эксплуатации котельной, повышения надежности оборудования, информирования обслуживающего персонала о протекании технологического процесса, повышения культуры производства.

2 ПРЕДМЕТ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Предметом настоящего предложения является:
- создание автоматизированной системы управления котлами ДКВР, работающими в паровом или водогрейном режиме;
- создание автоматизированной системы управления котлами ДЕ, работающими в паровом или водогрейном режиме;
- создание комплекса программно-технических средств верхнего уровня для согласования режима работы нескольких котлов;
- оказание технического содействия в поставке управляющей техники, датчиков, запорной и регулирующей арматуры;
- выполнение гарантийного и послегарантийного обслуживания.

3 ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ

Автоматизированная система рассчитана на непрерывный технологический процесс.
Автоматизированная система является многоуровневой системой автоматизации, которая выполняет следующие функции:
- сбор, обработка аналоговых и дискретных сигналов;
- анализ нештатных ситуаций и оповещение о них, ведение журнала аварийных ситуаций;
- анализ контролируемых параметров технологических процессов с выдачей сигналов отклонения от технических требований оператору-технологу;
- анализ действия защит;
- регулирование основных параметров технологического процесса;
- автоматическое и дистанционное управление исполнительными механизмами;
- выдача отчетов о текущем ведении технологического процесса;
- управление технологическими процессами в реальном масштабе времени;
- осуществление технологических блокировок;
- тестирование и самодиагностика технических средств;
- защита от разрушения программного обеспечения и несанкционированного доступа к информации;
- обеспечение отключения котла в предаварийных ситуациях.
Целью создания и внедрения автоматизированной системы является достижение оптимальных производственно-экономических, технологических и технических параметров работы котлов за счет внедрения современных и передовых технологий управления.
Достижение основной цели обеспечивается:
- улучшением точности управления параметрами технологического процесса;
- высокой оперативностью управления технологическими процессами;
- расширением информационных и управляющих функций системы;
- предоставлением персоналу достаточной, достоверной и своевременной информации о ходе технологического процесса и состоянии оборудования для оперативного управления;
- повышением производительности труда обслуживающего персонала;
- снижением влияния человеческого фактора на производственный процесс;
- протоколированием параметров технологических процессов для последующего анализа;
- автоматизированным контролем выполнения функций операторов и обслуживающего персонала;
- предопределением, отработкой и протоколированием аварийных ситуаций.
Объектами контроля и управления автоматизированной системы управления являются:
- система подачи воздуха на горение;
- система подачи газа (мазута);
- система регулирования разрежения в топке;
- система регулирования уровня воды в барабане.
Исполнительные механизмы располагаются непосредственно у технологического оборудования.
Основными приборами информационной системы являются температурные датчики, манометры, уровнемеры, датчики контроля пламени в соответствии с РД 34.35.101-88. Все датчики и преобразователи сигналов должны иметь унифицированный выходной сигнал (0…5 мА, 0…20 мА, 4…20 мА, 0…10 В) и обеспечивать погрешность измерения не более 0,5 %.

4 СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

В основу построения системы положен иерархический принцип построения систем управления и контроля, состоящий из трех уровней. Структурная схема системы управления котлом ДЕ-10-24ГМ показана на рисунке 2.
Первый уровень. Осуществляет:
- сбор информации с первичных датчиков и преобразователей;
- решает локальные задачи управления задвижками, клапанами, насосами;
- производит предварительную обработку и передачу результатов работы в контроллер.
Технической базой этого уровня служит аппаратура, расположенная на отдельных контролируемых объектах.
Второй уровень. Местом сбора всей информации является панель оператора со встроенным контроллером. На этом уровне обеспечивается:
- оперативный контроль и управление;
- формирование параметров технологических процессов;
- отображение параметров работы котла и состояния вспомогательного оборудования;
- приём и обработка информации, поступающей с первого уровня;
- регистрация и анализ параметров работы котла.
Оборудование для функционирования системы на этом уровне располагается в шкафу управления.
Третий уровень. Осуществляет:
- диалог «Пользователь – технические средства»;
- визуализацию хода выполнения технологического процесса и состояния вспомогательного оборудования;
- приём и обработку информации, поступающей со второго уровня;
- формирование банка данных полученной информации;
- согласование режимов работы котлов;
- регистрацию и анализ параметров работы пяти котлов и вспомогательного оборудования;
- хранение данных.

Панель оператора закреплена на лицевой стороне шкафа (рисунок 1).
Схемой автоматики шкафа реализуется:
- контроль температуры питательной воды;
- контроль температуры отходящих газов;
- контроль содержания О2, СО, NO;
- контроль давления воздуха после дутьевого вентилятора;
- контроль давления пара;
- контроль погасания факела;
- контроль давления газа перед горелкой;
- контроль давления газа после регулирующего клапана;
- контроль давления жидкого топлива;
- контроль давления воды питательной;
- контроль разрежения в топке;
- контроль уровня воды в барабане котла;
- контроль герметичности клапанов;
- контроль положения исполнительных механизмов регуляторов;
- автоматическое регулирование уровня воды в барабане котла;
- автоматическое регулирование давления пара в барабане котла (подачей сжигаемого газа на котел);
- автоматическое регулирование давления воздуха на горение (управление шибером или частотным преобразователем электродвигателя вентилятора подачи воздуха на горение) в зависимости от давления газа в соответствии с режимной картой (или с учетом сигналов газоанализатора);
- автоматическое регулирование разрежения в топке котла (управление шибером или частотным преобразователем электродвигателя вентилятора дымососа);
- возможность перепрограммирования характеристик управления технологическим процессом в соответствии с режимной картой котла;
- динамическое поддержание максимального к.п.д. котла во всем диапазоне его нагрузок в автоматическом круглосуточном режиме;
- ведение протокола параметров технологического процесса в течение всего времени с последующей записью в память для анализа;
- типовая защита котла в соответствии с ПУ БЭМО.00.1.0.8-96, в том числе при:
- погасании контролируемого пламени горелок;
- недопустимом повышении или понижении давления газа;
- отключении дутьевого вентилятора или недопустимых отклонениях в подаче воздуха для сжигания газа;
- отключении дымососов или недопустимом снижении разрежения в топочном пространстве;
- снижении ниже нижнего допустимого уровня и повышении выше высшего допустимого уровня воды в барабане;
- формирование световой и звуковой сигнализации при возникновении аварийных ситуаций и при выходе параметров за допустимые пределы.

Рисунок 2 - Структурная схема системы управления котлом ДЕ-10-24ГМ.

Система обеспечивает отображение параметров технологического процесса с помощью панели управления со встроенным контроллером, обработку входных и выходных сигналов специальными модулями, передачу полученной информации на верхний уровень (при необходимости).

5 ПРЕИМУЩЕСТВА

Предлагаемая структура построения системы управления позволит сделать ее без ограничений по интеграции с другими существующими или вновь создаваемыми системами и при необходимости без значительных затрат наращивать количество выполняемых функций и каналов обработки сигналов, а также изменять алгоритм работы оборудования.
Наличие у выбранной техники мощных коммуникационных возможностей в плане организации любой конфигурации стандартных интерфейсов передачи данных и широкого спектра сетевых средств позволяет создавать системы, которые можно без дополнительных затрат интегрировать в существующие на предприятии системы контроля и управления энергоресурсами или системы управления технологическими процессами. Параметры работы оборудования котельной и цехов, включая учет энергоресурсов, можно будет передавать по существующей локальной сети на компьютер главного инженера, главного энергетика и т.д.
Главным преимуществом предлагаемой системы является надежность системы управления и упрощение работы оперативно-технического персонала, обслуживающего основное и вспомогательное технологическое оборудование.
Предлагаемое оборудование имеет операционную среду, которая диагностирует состояние управляющей техники, контролирует корректность выполнения программ пользователя и позволяет их отладить.
Инструментальное программное обеспечение, а так же аппаратные средства позволяют производить диагностику управляющей техники в режиме мониторинга.
Разрабатываемое прикладное программное и системное обеспечение позволяет дать оператору-технологу максимум информации о протекании технологического процесса, а также диагностической информации о состоянии датчиков и исполнительных механизмов.
При создании системы Заказчику передается комплект рабочей документации. Эта рабочая документация позволяет скомплектовать, смонтировать, наладить, изучить систему и грамотно ее эксплуатировать.
На основе документации должен быть произведен монтаж и запуск системы.
Заказчику поставляется комплект документации на компоненты, входящие в систему, и на программные продукты, используемые при создании программного обеспечения.
Комплект документации на компоненты состоит:
а) Техническое обеспечение:
- техническое описание аппаратных средств;
- руководство по эксплуатации аппаратных средств;
- обучающие материалы по применению аппаратных средств.

б). Программное обеспечение:
- описание программных продуктов;
- руководство по применению программных продуктов;
- обучающие материалы по применению программных продуктов.
Документация на управляющие средства поставляется на русском языке и частично на английском.
На рисунке 3 представлена панель системы управления котлом.

Рисунок 3 - Панель системы управления котлом.


Краткие технические характеристики приведены ниже.

Панель управления котлом содержит в своем составе:
- 5,7 inch QVGA чёрно-белый LC дисплей, 34 функциональные клавиши, контроллер серии 2003 типа 7СР476, 700 КB SRAM, 1,4 МB FlashPROM, 1 RS232 интерфейс, 1 CAN интерфейс, 10 входов 24 VDC, 8 цифровых выходов 24 VDC, на 1 CPU подается до 272 дискретных сигналов, IP65 защита по переднему фронту;
- входные аналоговые модули. Количество каналов до 4 на 1 модуль. Входные сигналы 0…20 мА или 0…10 В; разрядность до 24 Bit.

На рисунке 4 представлена подчиненная станция системы управления котлом.

Рисунок 4 – Подчиненная станция системы управления котлом.

Подчиненная станция системы управления котлом содержит в своем составе:
- модуль ведомого узла CAN, питание 24 VDC, мощность 14,5 Вт;
- модуль интерфейсный аналоговый высокоскоростной для 4 винтовых модулей;
- смешанные дискретные модули. Количество входных каналов 16. Входные дискретные сигналы 24В. Частота входного сигнала до 20 кГц. Задержка на обработку сигнала 1 миллисекунда; количество выходных каналов 16. Выходные дискретные сигналы 24В. Максимальный коммутируемый ток модулями вывода до 0,4 А.

На рисунке 5 представлен экран панели оператора «Состояние котла».

Рисунок 5 – Экран панели оператора «Состояние котла».

Соответствие условных изображений положению и состоянию исполнительных механизмов приведено в таблице 1.

Таблица 1 Соответствие условных изображений положению и состоянию исполнительных механизмов

  Изображение  


Состояние


ИМ

Управляющее напряжение на ИМ не подано

Электромагнитный клапан (отсечки газа, подачи газа на запальник, подачи мазута, свечи безопасности)

Управляющее напряжение на ИМ подано

Выделен ИМ без управляющего напряжения

Выделен ИМ с поданным управляющим напряжением

Управляющее напряжение на ИМ не подано

ИМ регуляторов (подачи газа, мазута, воздуха на горение в топку, разрежения в топке, уровня воды в барабане)

ИМ в данное время открывается или закрывается

Выделен ИМ без управляющего напряжения

Выделен открывающийся или закрывающийся ИМ

Насос не включен

Насос подачи мазута

Насос включен

Выделен не включенный насос

Выделен включенный насос

При включенном запальнике изображение «мигает»

Запальник

Запальник выделен

При включенном вентиляторе - вращение лопастей

Дутьевой вентилятор, дымосос

Вентилятор выделен

Сирена не включена

Сирена

Сирена включена

Выделена не включенная сирена

Выделена включенная сирена


На рисунке 6 представлен экран панели оператора «Графики - давление пара».

Рисунок 6 – Экран панели оператора «Графики - давление пара».

На рисунке 7 представлен экран панели оператора «Редактирование параметров».

Рисунок 7 – Экран панели оператора «Редактирование параметров».

На рисунке 8 представлен экран панели оператора «Настройка датчиков».

Рисунок 8 - Экран панели оператора «Настройка датчиков».

На рисунке 9 представлен экран панели оператора «Настройка ПИД-регуляторов».

Рисунок 9 – Экран панели оператора «Настройка ПИД-регуляторов».

На рисунке 10 представлен экран панели оператора «Настройка исполнительных механизмов».

Рисунок 10 – Экран панели оператора «Настройка исполнительных механизмов».


На рисунке 11 представлен экран панели оператора «Журнал сообщений».

Рисунок 11 – Экран панели оператора «Журнал сообщений».


Предлагаемая система управления котлом подключается к программно-техническому комплексу верхнего уровня, расположенному на рабочем месте оператора котельной. Такая система верхнего уровня позволит оптимизировать загрузку котлов при изменении потребления пара цехами предприятия. То есть, при падении потребления пара система верхнего уровня будет автоматически снижать производительность котлов до заданного оператором минимума и, соответственно, при росте потребления пара – повышать производительность котлов до заданного оператором максимума. В случае недостаточной выработки пара система выдаст оператору котельной сообщение о необходимости включения в работу еще одного котла.
Также система верхнего уровня позволит исключить эффект «передавливания» одним котлом другого путем поддержания давления пара на ведомых котлах таким же, как на ведущем котле. Такая согласованная работа котлов приведет к значительной экономии потребляемого газа.
К тому же к системе верхнего уровня можно подключить систему управления вспомогательным оборудованием: водоподготовкой, деаэратором, техническим водоснабжением, электроснабжением, газоснабжением.

Для визуализации применяется программный пакет верхнего уровня.
На рисунке 12 приведен пример видеокадра «Котельная», выполненный на базе пакета программирования верхнего уровня «ИнтерВизуал».

Рисунок 12 – Видеокадр «Котельная»



На рисунке 13 представлен видеокадр “ Котел ”.

Рисунок 13 – Видеокадр «Котел»

На рисунке 14 представлен видеокадр “Регуляторы”.
В видеокадре “Регуляторы” показаны:
- в виде баров и графиков значения регулируемого параметра, задание и степень открытия исполнительного механизма;
- режим работы регулятора;
- настроечные коэффициенты регуляторов.

Рисунок 14 – Видеокадр “Регуляторы”

Видеокадр “Панель защит” представлен на рисунке 15. В данном видеокадре показаны таблички панели защит. В активном состоянии надпись индицируется красным цветом, а в неактивном – черным.

Рисунок 15 – Видеокадр “Панель защит”

Видеокадры “Графики реального времени”, “Архив графиков”.
В видеокадрах “Графики реального времени” (рисунок 16) и “Архив графиков” (рисунок 17) представлены в виде графиков изменение во времени контролируемых величин.

Рисунок 16 – Видеокадр “Графики реального времени”

Рисунок 17 – Видеокадр “Архив графиков”

Видеокадр “Отчет тревог” (рисунок 18) используется для просмотра архива аварий.

Рисунок 18 – Видеокадр “Отчет тревог”.

6 РЕФЕРЕНЦ ЛИСТ

Информация о наиболее крупных проектах приведена на странице "Заказчики".


7 ШКАФЫ УПРАВЛЕНИЯ

Для размещения управляющего оборудования и измерительных преобразователей используются стандартные оболочки с соответствующей доработкой.
Расположение и конструкция встроенной электроаппаратуры обеспечивают надежную работу, удобный доступ и обслуживание, в случае необходимости быструю замену устройств.

8 КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ

Система управления котлом соответствует требованиям следующих нормативных и отраслевых документов по эксплуатации энергетических объектов Белорусской энергосистемы:
- ГОСТ 21552-84;
- ГОСТ 21776-87;
- ГОСТ 27201-87;
- ГОСТ 29124-91;
- Р50033(IEC950)-92;
- ГОСТ 17516-90;
- ГОСТ 12.2.007.0-75;
- СТБ 8003-93;
- СТБ 8004-93;
- РД РБ 50.803-93;
- ПТЭ 89 (разд. 1.9, 6.10, 6.11);
- ПУЭ 85 (п.п. 3.3.38-3.3.103).
Также технические средства системы управления котлом соответствуют требованиям международных стандартов:
- IEC 61131-2 «Программируемые логические контроллеры. Требования к оборудованию и тестирование. Стандарт для продукции на ЭМС.»;
- 61000-6-2 (50082-2) «ЭМС – помехоустойчивость в промышленных средах, групповой стандарт»;
- 61000-6-4 (50081-2) «ЭМС – излучаемые помехи в промышленных средах, групповой стандарт»;
- EN50178 «Оборудование для высоковольтных установок»;
- UL 508 «Промышленное управляющее оборудование».
Системы автоматизации на базе программируемых контроллеров B&R (Bernecker&Rainer Industrie Electronik Ges.m.b.H.) прошли необходимые сертификационные испытания в Госстандарте России (сертификат соответствия №РОСС АТ.СН 01.В 82086, сертификаты об утверждении типа средств измерений АТ.С.34.004.А №17305…17308) и разрешены к применению Госгортехнадзором России (Разрешение №РРС 03-9992).
Проматомнадзор МЧС РБ согласовал применение систем автоматизации и противоаварийной защиты на базе микроконтроллеров B&R на опасных производственных объектах Республики Беларусь (письмо №05-4517 от 26.11.2004 г. за подписью Заместителя начальника департамента Слободчикова М.В.).

9 ГАРАНТИИ

Гарантийный срок на АСУ котлом составляет 12 месяцев со дня ввода в эксплуатацию, но не более 18 месяцев со дня поставки.
По окончанию гарантийного срока организуется послегарантийное обслуживание.

10 СТОИМОСТЬ И ФОРМА ОПЛАТЫ

Стоимость шкафа управления одним котлом в максимальной комплектации составляет около 45 млн. руб. с НДС. В стоимость шкафа входят:
- технические средства (конструктив шкафа, панель оператора, контроллер, модули обработки сигналов, блоки питания, коммутационная аппаратура и т.д.);
- программные средства;
- эксплуатационная документация;
- проверка подключения к шкафу контрольно-измерительных приборов и оборудования непосредственно на объекте;
- настройка параметров работы котла;
- обучение персонала.

Общая стоимость КИП, исполнительных механизмов, клапанов, задвижек (без частотных преобразователей) составляет для одного котла около 35 млн. руб. с НДС. Перечень предлагаемого оборудования для котла ДЕ-10-24ГМ приведен в приложении А. С целью уменьшения стоимости покупных изделий, необходимо определить возможность использования существующего оборудования. Стоимость покупных изделий можно уменьшить, если использовать более дешевые (но менее надежные) комплектующие. Необходимым условием является только возможность подключения приборов к шкафу управления по стандартным сигналам (0…20 мА, 4…20 мА, +/- 10 В).
Использование частотных преобразователей питающего напряжения электродвигателей дымососа и дутьевого вентилятора не является обязательным, так как предлагаемая система управления может работать как с частотными преобразователями, так и с шиберами. Но практика показывает, что использование частотных преобразователей позволяет экономить около половины электроэнергии, потребляемой электродвигателями дымососа и дутьевого вентилятора (в зависимости от загрузки котла), и повышает качество управления режимами работы котла (при быстром изменении потребления пара скорость и точность регулирования разрежения в топке и давления воздуха на горение становятся особенно важными). Стоимость частотных преобразователей зависит от мощности электродвигателей и марки изготовителя.

В приложении Б приведен перечень основных отличий в характеристиках АСУ котлом производства ОДО «ИнтерЭлектрик» и АСУ котлом производства ЗАО «БЭМ-Электроникс»
(г. Бийск, Россия).

Стоимость системы верхнего уровня составляет около 10 млн. руб. с НДС. В стоимость системы входят:
- технические средства (компьютер, монитор, источник бесперебойного питания);
- программные средства;
- ключ PVI для организации связи компьютера верхнего уровня с контроллерами шкафов управления котлами;
- эксплуатационная документация;
- настройка параметров системы непосредственно на объекте;
- обучение персонала.

Сроки поставки оборудования и программного обеспечения системы управления составляют 6…8 недель.
Предоплата за поставляемое оборудование и программное обеспечение составляет 100%.

11 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Внедрение системы управления увеличит эффективность функционирования объекта управления, в том числе:
- обеспечит визуальный контроль технологического процесса;
- сократит расход топлива на производство тепловой энергии на 3…5% за счет управления процессом по оптимальному закону;
- сократит потребление электроэнергии на 30…35% за счет применения частотных преобразователей питающего напряжения электродвигателей дымососов и вентиляторов;
- оптимизирует загрузку котлов при изменении потребления пара цехами;
- повысит производительность оборудования;
- увеличит надёжность оборудования;
- повысит культуру производства.
Опыт внедрения элементов аналогичных систем управления технологическим оборудованием показывает на эффективность применения данной разработки. Срок окупаемости 1,5-2 года в зависимости от объемов производства.


Вернуться к списку