|
|
|
Электроснабжение блока ультрафиолетового обеззараживания (УФО) очищенных сточных вод на Люберецких очистных сооружениях (ЛОС)6.1 Назначение и цели создания АСУ ТП Автоматизированная система управления технологическим процессом блока УФ обеззараживания очищенных сточных вод на ЛОС предназначена для централизованного эффективного управления технологическими процессами, оборудованием, их непрерывного контроля, а также для обеспечения надежности работы оборудования в технологическом процессе, для подготовки и передачи в ЦДП ЛОС обобщенной информации о технологических процессах блока УФО. Цели создания АСУ ТП: · обеспечение обслуживающего персонала очистных сооружений полной, достоверной и оперативной информацией о технологическом процессе; · повышение надежности работы сооружений за счет своевременного предупреждения аварийных ситуаций, скорейшего их обнаружения и ликвидации; · снижение эксплуатационных затрат за счет уменьшения ущерба от аварий, поддержания более экономичных режимов работы, сокращения расходов электроэнергии; · хранение и регистрация информации о протекании технологического процесса; · повышение уровня технической оснащенности персонала. 6.2 Характеристика объекта управления Объект управления представляет собой комплекс сооружений по обеззараживанию сточных вод с помощью ультрафиолетового облучения. В состав комплекса входят следующие технологические сооружения: две распределительные камеры ОВ-1006 и ОВ-27 на подводящих каналах, отделение плоских сит (пять каналов), отделение УФО(восемь каналов). Схема сооружений в виде плана показана на рис.7.2.1. Отсечные затворы распредкамер, каналов сит и УФ показаны в виде прямоугольников сплошной окраски, регулирующие затворы секций УФ показаны в виде двухцветных прямоугольников. Отсечные затворы камер предназначены для переключения потоков воды в случае аварий или плановых ремонтов сооружений блока УФО. Очищенная вода через отсечные затворы распредкамер поступает в сборный канал отделения плоских сит. Пять секций отделения работают параллельно. Сита защищают ультрафиолетовые лампы от механических включений. Для сохранения работоспособности и обеспечения требуемой пропускной способности сита регулярно очищаются с помощью электрифицированного механизма очистки. Задержанные на плоских ситах вещества сбрасываются в контейнеры, которые периодически, по мере их наполнения, заменяются на новые. Отсечные затворы на входе и выходе каналов позволяют включать в работу требуемое количество каналов. Управление отделением плоских сит заключается в поддержании требуемого режима очистки, который контролируется по перепаду уровней воды до и после сит. Восемь каналов отделения УФ обеззараживания также работают параллельно. Отсечные затворы на входе и выходе каналов позволяют включать в работу или отключать требуемое количество каналов. В отделении УФ обеззараживания расположен комплект оборудования фирмы «ЛИТ», состоящий из установленных в каждом из каналов восьми модулей ультрафиолетовых ламп. Каждый модуль управляется из шкафа ЭПРА. Два модуля объединены в секцию, два шкафа ЭПРА объединены в блок ЭПРА. Каждый канал имеет собственный шкаф управления и комплект приборов контроля. Управление регулирующим затвором, установленным на выходе канала, должно обеспечить равномерную нагрузку на каждый из каналов и требуемый уровень воды над бактерицидными лампами. В зависимости от расхода и свойств обрабатываемой воды изменяется интенсивность ультрафиолетового излучения с целью обеспечения требуемого бактерицидного эффекта. С точки зрения автоматизированного управления процесс характеризуется четко выраженными периодическими изменениями возмущающих воздействий, причем возмущения имеют суточные и сезонные периоды изменений. Контроль степени обеззараживания проводится лабораторным путем. Контроль протекания технологического процесса проводится средствами АСУ ТП, что резко сокращает количество обходов технологической зоны. Наличие аварийной и технологической сигнализации делает возможным контролировать объект управления, находясь вне технологической зоны, в ЦДП, МДП. Это позволяет организовать безлюдное функционирование управляемого объекта. Функции управления объектом возлагаются на операторов МДП блока доочистки или ЦДП ЛОС, которые с помощью АРМ имеют возможность дистанционного управления отсечными затворами, ситами, каналами УФ обеззараживания ОВ-24 Аварийный сброс Очищенная Отделение сит Вода 1 2
3 Очищенная 4 вода 5 Отделение УФ обеззараживания ОВ-1006 1 2 Очищенная Вода 3 4 5 6 7 Обеззараженная вода 8 Рис.7.2.1. Схема блока УФ обеззараживания 6.3 Схема функциональной структуры Функциональная структура АСУ ТП блока УФО показана на листе 4. Она выполняет следующие функции автоматизированного управления: · Контроль и отображение информации о состоянии управляемого объекта; · Аварийная и технологическая сигнализация и сообщения об отказах; · Автоматическое и автоматизированное управление; · Ведение истории процесса, печать рапортов и другой отчетной документации. На схеме элементы уровня централизованного и автоматизированного контроля и управления, к которым относятся АРМ оператора МДП и ЦДП ЛОС, показаны условно в виде прямоугольника. Операторы системы управления получают необходимую информацию с помощью SCADA системы и назначают необходимые уставки для контуров автоматического и программно-логического управления. Уровень локальной автоматики состоит из двух контроллеров - центрального контроллера подсистемы и контроллера отделения УФ. Блок ДУ1 центрального контроллера обеспечивает прием команд оператора на открытие или закрытие отсечных затворов отделения сит. Виртуальный регулятор PID1 предназначен для дистанционного включения и отключения механизмов очистки плоских сит. Регулятор изменяет временные параметры периодической очистки сит в зависимости от сигналов уровнемеров LE203 и LE204. Блок программно-логического управления DC1 управляет открыванием и закрыванием отсечных затворов GT119 и GT111 и включением и отключением узла обеззараживания соответствующего канала. Управление производится в соответствии с конкретными уставками, задаваемыми оператором для каждой фазы выполнения программы. В автоматическом режиме DC1 стартует после получения аварийного сигнала от блока аварийной сигнализации АС контроллера отделения УФ, а в режиме дистанционного управления DC1 обеспечивает прием команд оператора на включение или отключение канала. Блок PID2 контроллера отделения УФ является виртуальным регулятором контура стабилизации уровня воды в канале. В контуре используется уровнемер LE и регулирующий затвор GT. Конкретное задание для уровня вводится по месту. Блок PID3 контроллера отделения УФ управляет интенсивностью УФ излучения каждого канала по сложному алгоритму, который учитывает свойства воды в диапазоне УФ излучения, QIT ТАУ, измеренную интенсивность УФ излучения, QIT I, и расход обрабатываемой воды, FE001. Коррекция заданий для контуров управления интенсивностью, также как и в предыдущем случае, вводится в систему по месту. Оператор может отключать режим автоматического регулирования интенсивности, при этом устанавливается максимальная мощность излучения. Полевой уровень подсистемы включает в себя: · Уровнемеры в сборных каналах на входе и выходе секций плоских сит, на рис. –LE203,LE204; · Уровнемеры в каналах отделения УФ обеззараживания, на рис. –LE; · Расходомер и уровнемер обеззараженной воды, на рис.-FE001; · Измеритель интенсивности ультрафиолетового излучения, на рис.QIT I; · Измеритель свойств воды, на рис. – QIT ТАУ; · Электрифицированные отсечные затворы, на рис. – GT211, GT216, GT119, GT111; · Электрифицированные регулирующие затворы, на рис. – GT; · Электрифицированные сита, на рис. – GT221; · УФ лампы со шкафами ЭПРА; · Микропроцессорные низковольтные выключатели и устройства микропроцессорных защит ТП (на схеме не показаны); · Шкаф управления вентиляцией (на схеме не показан). 6.4 Режимы функционирования и диагностирования АСУ ТП Режим функционирования АСУ ТП круглосуточный. Обеспечивается электроснабжение контроллеров и компьютеров подсистемы по 1-й категории электроснабжения. Интеллектуальные устройства управления оснащены встроенной системой самодиагностики. 6.5 Перечень задач АСУ ТП 6.5.1 Автоматизированное переключение резервных узлов Автоматизированное переключение используется для отключения аварийных и включения резервных каналов отделения УФ обеззараживания. При появлении аварийного сигнала какого-либо канала обеззараживания автоматизированная система последовательно закрывает отсечные затворы аварийного канала и отключает аппаратуру УФ обеззараживания. Включение резервной секции производится в следующем порядке: открывается отсечной затвор на выходе резервного канала, включается контур регулирования уровня, приоткрывается затвор на входе канала, включаются УФ лампы и полностью открывается затвор на входе канала. Авария в отделении плоских сит отрабатывается оператором. При этом используются электрифицированные отсечные затворы секций, работающие в режиме дистанционного управления. 6.5.2 Автоматическое управление плоскими ситами В системе предусмотрена возможность задания временных параметров очистки плоских сит и их изменение в зависимости от перепада уровней на ситах, измеряемых уровнемерами, установленными в общих каналах отделения сит. 6.5.3 Автоматическое регулирование интенсивности УФ обеззараживания В системе предусмотрено восемь параллельно работающих контуров регулирования, по одному на каждое отделение. Исполнительным органом контура является регулятор мощности УФ ламп. 6.5.4 Автоматическое поддержание уровня в секциях УФ Контура автоматического регулирования предназначены для поддержания необходимого уровня обрабатываемой воды в отделениях обеззараживания. В системе предусмотрено восемь параллельно работающих контуров регулирования, по одному на каждое отделение. Схема всех контуров идентична. 6.5.5 Управление системой очистки ламп Оператор имеет возможность с помощью АРМ задать периодичность включения механизмов очистки ламп каналов УФ обеззараживания. 6.5.6 Дистанционное управление Оператор имеет возможность с помощью АРМ в режиме дистанционного управления: · Открыть или закрыть отсечные затворы отделения сит, при этом возможна установка промежуточного положения затворов; · Открыть или закрыть затворы распределительных камер; · Включить-отключить механизмы очистки плоских сит; · Включить-отключить канал отделения УФ обеззараживания. 6.6 Решения по комплексу технических средств В состав системы входят следующие технические средства автоматизации: · АРМ оператора МДП, укомплектованный адаптером связи с техническими средствами нижнего уровня и аппаратурой дистанционной передачи информации; · Аналогичный АРМ оператора ЦДП, укомплектованный адаптером связи с техническими средствами нижнего уровня и аппаратурой дистанционной передачи информации; · Микропроцессорные промышленные контроллеры, обеспечивающие прием и обработку необходимого количества сигналов входов-выходов; · Низковольтные микропроцессорные выключатели, Masterpact; · Приборы и электрифицированное оборудование блока обеззараживания воды. Линии связи контроллеров и АРМ оснащены средствами защиты от помех и наводок. Низковольтные кабельные трассы АСУ ТП прокладываются в отдельных кабельных коробах. Линии подключения аналоговых сигналов выполняются экранированным кабелем с медными жилами. Дискретные и аналоговые входы/выходы котроллеров имеют гальваническую развязку. 6.7 Решения по информационному обеспечению В автоматизированной системе АСУ ТП УФО ЛОС используется три источника поступления информации. Основной объем информации в режиме реального времени поступает от приборов и устройств полевого уровня. Данная информация преобразуется и кодируется в микропроцессорных контроллерах. Обработанная информация собирается в базе данных SCADA системы. Вторым источником информации является обратная цепь супервизорного управления, обеспечивающая ввод информации операторами системы управления. Для этого также используется SCADA- система, установленная на АРМ оператора. В автоматизированной системе предусмотрена возможность получения информации от смежных и вышестоящих уровней управления ЛОС. Исходная информация автоматизированной системы представляется в виде периодических рапортов и графиков. 6.7.1 Состав, структура и принципы организации ИО Информационное обеспечение АСУ ТП представляет собой совокупность решений, реализуемых техническими и программными средствами АСУ ТП, по формам сбора, организации, содержанию, распределению, хранению и представлению информации, используемой в системе при ее функционировании. Информационное обеспечение АСУ ТП выполняет следующие функции: · Циклический сбор информации о состоянии технических средств и технологического процесса объекта; · Проверка достоверности информации; · Обработка информации; · Отображение текущей информации на экране АРМа оператора; · Формирование аварийных сообщений; · Архивирование информации; · Просмотр истории процесса. Для осуществления данных функций АСУ ТП организуется АРМ оператора, которое располагается в МДП. 6.7.2 Организация сбора и передачи информации Источником информации для реализации перечисленных функций АСУ ТП являются аналоговые сигналы измерительных приборов, дискретные устройства сигналы датчиков и исполнительных механизмов. Датчики и устройства управления посылают данные на регистры контроллера, который работает с данным процессом. Драйвер ввода/вывода читает данные из массивов контроллера и передает эти данные по адресам в Таблицу образа драйвера iFIX в SCADA-узел. Связь центрального контроллера со SCADA-пакетом выполняется по сети Ethernet. На программном уровне это реализуется посредством ОРС-технологии и драйвера XIP с использованием ТСР/IP. Программа СТУ(сканирование, тревоги, управление) читает данные из Таблицы образа драйвера, обрабатывает их и передает в базу данных процесса. Встроенные средства доступа базы данных читают данные из базы данных процесса и передают их приложениям iFIX, запрашивающим эти данные. Эта передача происходит без участия оператора. Выходные данные в обратном порядке посылаются в устройства управления. По результатам анализа полученных от устройств данных формируются и протоколируются аварийные и технологические сообщения для операторов, создаются архивы технологических процессов. Архивы включают в себя записи технологических параметров через заданные интервалы времени, протоколы команд оператора, записи выданных аварийных и технологических сообщений. Период обновления данных с приборов, датчиков не превышает 10 секунд. Время выдачи аварийных сообщений составляет 3 секунды. Запись истории процесса ведётся на жестком диске. Срок хранения данных согласуется в процессе пусконаладочных работ. Язык общения оператора с системой управления достаточно прост и не требует от оператора знания специальных языков программирования. Организация информационного обеспечения, способы передачи и обработки информации, а также носители информации представлены на рис.7.7.2.1.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
