11
77 NADZORNO-UPRAVLJAČKI SISTEM GASNE KOTLARNICE MONITORING-CONTROL SYSTEM OF GAS BOILER ROOM STANKO STANKOV, NIKOLA DANKOVIĆ i MIODRAG SPASIĆ, Univerzitet u Nišu, Elektronski fakultet, Niš Osnovna namena kotlarnice je generisanje toplotne energije koja se koristi za zagrevanje prostorija. Osim toga, veliki broj tehnoloških procesa zahteva toplu vodu, koja se dobija iz kotlarnica. U ovom radu opisan je nadzorno-upravljački sistem gasne kotlarnice. U osnovi sistema su PLC i SCADA, koji obezbeđuju nadgledanje procesa, akviziciju, merenje i regulaciju svih relevantnih veličina u cilju održavanja parametara grejanja u dozvoljenim granicama. Automatski rad povećava efikasnost kotlovskog postrojenja. Korišćenje gasa danas ima prednost u odnosu na konvencionalna fosilna goriva, čije su zalihe već iscrpljene, a osim toga njihovim sagorevanjem emituju se štetni gasovi i materije, što doprinosi zagađenju životne sredine The basic purpose of the boiler station is to generate thermal energy which is used for space heating. Apart from that, numerous technological processes demand heated water, which is supplied from the boiler room. This paper presents the monitoring and control system of the gas boiler station. At the core of the system there are PLC and SCADA, which provide monitoring of the process, acquisition, measurement and regulation of all the relevant variables with the aim of keeping the parameters of heating within the approved limits. The automatic operation increases the boiler station efficiency. The use of gas today has a major advantage as opposed to conventional fossil fuels, the resources of which have already been depleted and the burning of which releases toxic fumes and substances causing the environment pollution Ključne reči: gasna kotlarnica; procesne veličine; SCADA; PLC Key words: gas boiler room; process variables; SCADA; PLC 1. Uvod Gasne kotlarnice su termotehnička postrojenja u čijem se sastavu nalazi jedan ili više izvora toplote sa pogonom na gas, pri čemu je ukupna toplotna snaga veća od 50 kW. Kotlarnice služe za pripremu tople vode, koja služi prvenstveno za grejanje prosto- rija. Često i razni tehnološki procesi zahtevaju toplovodno grejanje. Za procese uprav- ljanja od interesa su sledeći elementi kotlarnice: pretakalište, isparivačka stanica, ko-

Nadzorno-upravljčki sistem gasne kotlarnice

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Nadzorno-upravljčki  sistem gasne kotlarnice

77

NADZORNO-UPRAVLJAČKI SISTEM GASNE KOTLARNICE

MONITORING-CONTROL SYSTEM OF GAS BOILER ROOM

STANKO STANKOV, NIKOLA DANKOVIĆ i MIODRAG SPASIĆ, Univerzitet u Nišu, Elektronski fakultet, Niš

Osnovna namena kotlarnice je generisanje toplotne energije koja se koristi za zagrevanje prostorija. Osim toga, veliki broj tehnoloških procesa zahteva toplu vodu, koja se dobija iz kotlarnica. U ovom radu opisan je nadzorno-upravljački sistem gasne kotlarnice. U osnovi sistema su PLC i SCADA, koji obezbeđuju nadgledanje procesa, akviziciju, merenje i regulaciju svih relevantnih veličina u cilju održavanja parametara grejanja u dozvoljenim granicama. Automatski rad povećava efikasnost kotlovskog postrojenja. Korišćenje gasa danas ima prednost u odnosu na konvencionalna fosilna goriva, čije su zalihe već iscrpljene, a osim toga njihovim sagorevanjem emituju se štetni gasovi i materije, što doprinosi zagađenju životne sredine

The basic purpose of the boiler station is to generate thermal energy which is used for space heating. Apart from that, numerous technological processes demand heated water, which is supplied from the boiler room. This paper presents the monito‑ring and control system of the gas boiler station. At the core of the system there are PLC and SCADA, which provide monitoring of the process, acquisition, measurement and regulation of all the relevant variables with the aim of keeping the parameters of heating within the approved limits. The automatic operation increases the boiler sta‑tion efficiency. The use of gas today has a major advantage as opposed to conventio‑nal fossil fuels, the resources of which have already been depleted and the burning of which releases toxic fumes and substances causing the environment pollution

Ključne reči: gasna kotlarnica; procesne veličine; SCADA; PLCKey words: gas boiler room; process variables; SCADA; PLC

1. UvodGasne kotlarnice su termotehnička postrojenja u čijem se sastavu nalazi jedan ili

više izvora toplote sa pogonom na gas, pri čemu je ukupna toplotna snaga veća od 50 kW. Kotlarnice služe za pripremu tople vode, koja služi prvenstveno za grejanje prosto-rija. Često i razni tehnološki procesi zahtevaju toplovodno grejanje. Za procese uprav-ljanja od interesa su sledeći elementi kotlarnice: pretakalište, isparivačka stanica, ko-

Page 2: Nadzorno-upravljčki  sistem gasne kotlarnice

78

tlovi sa gorionicima, kotlovske i cirkulacione pumpe, elektromagnetni i elektromotor-ni ventili, ekspanzioni sudovi, merni elementi za nivo, protok goriva, pritisak, spoljna temperatura i temperatura polazne i povratne vode, merači količine generisane toplotne energije. Kotlarnica je kompleksno postrojenje, koje se u tehnološkom smislu sastoji iz sistema za proizvodnju toplotne energije i sistema za distribuciju ove energije. Upro-šćena tehnološka šema dela jedne vrelovodne kotlarnice sa pogonom na gas, namenje-ne za sistem daljinskog grejanja, prikazana je na slici 1, a na slici 2 je deo gasne kotlar-nice i komandnog ormara. Cirkulaciju vode po granama vrše cirkulacione pumpe. Re-gulacija temperature razvodne vode za pojedine grane vrši se kasnije u podstanicama.

2. Sistem za proizvodnju toplotne energijeProizvodnja toplotne energije obavlja se sagorevanjem gasa u gorionicima ko-

tlova, pri čemu se oslobađa energija gasa i predaje nosiocu toplote – vodi. Ovaj si-stem sastoji se iz: priključka za pretakanje tečnog naftnog gasa (TNG) iz autocister-ne, pretakališta, podzemnog rezervoara TNG s potrebnim priključcima, toplovodne isparivačko-redukcione stanice za TNG, objekta s električnim topovodnim kotlom za potrebe isparivača, zaporne, sigurnosne, blokadne i merne armature, instalacije tečne i gasne faze TNG-a, uređaja koji služe sa sagorevanje goriva – gorionika, uređaja u kojima se vrši transformacija energije – kotlova i sistema za odvod produkata sago-revanja iz kotlova – dimovodnog sistema.

U isparivačko-redukcionoj stanici nalazi se toplovodni isparivač sa grejnom spi-ralom, priključkom za tečnu fazu i izlazom gasne faze. Na ulazu u isparivač je elek-tromagnetni ventil u Ex konfiguraciji, koji po potrebi zaustavlja tečnu fazu. Ventil propušta tečnu fazu u isparivač ako je grejni fluid postigao radnu temperaturu a ga-sna faza je dostigla 30 oC. Ovaj ventil prekida dotok tečne faze kada dođe do zahla-đenja na gasnoj fazi, ili pak dođe do nestanka električne energije.

Pomenuti elektroelementi su pod nadzorom sistema PLC i SCADA. TNG se iz podzemnog rezervoara vodi u isparivač u kome isparava pod dejstvom toplote iz električnog toplovodnog kotla sa cirkulacionom pumpom. Regulator pritiska sa inte-grisanim blokadnim ventilom snižava pritisak prema potrošačima na 200 mbar. Posle isparivača nalaze se dve redukcione grupe – radna i rezervna, što obezbeđuje siguran rad cele stanice. Gas se dalje vodi do gasnih rampi gorionika.

2.1. GorioniciU gorionicima (G1, G2, G3) vrši se priprema smeše goriva i vazduha, paljenje

smeše i njeno sagorevanje u kotlovima. Osnovni elementi gorionika su: sistem za do-vod vazduha za sagorevanje i sistem za dovod goriva (gasa).

Sistem za dovod vazduha za sagorevanje čine ventilatori sa pripadajućim kana-lima za vazduh. Motori ventilatora se napajaju preko frekvencijskih regulatora, što omogućava održavanje konstantnog pretpritiska u ložistu kotla. Gorionik poseduje regulator za regulaciju pritiska gasa, merač protoka gasa, gasnu rampu i gasni plame-nik. Gas se u kotlarnicu dovodi pod pritiskom od 100 mbar i preko regulatora se re-dukuje na 20 do 30 mbar, da bi se preko gasne rampe odveo u plamenik.

U slučaju potrebe, dovod gasa može se prekinuti interventnom slavinom.Svaki od gorionika poseduje upravljačku jedinicu, pod čijim se nadzorom od-

vija rad gorionika. Upravljačke jedinice komunikacijom su povezane s PLC-om ko-tlarnice.

Page 3: Nadzorno-upravljčki  sistem gasne kotlarnice

79

K1,

K2,

K3

– vr

elov

odni

kot

lovi

s po

gono

m n

a ga

s 7

. Klip

ni k

ompr

esor

6

. Hem

ijska

prip

rem

a vo

de

G1,

G2,

G3

– go

rioni

ci s

gasn

om ra

mpo

m10

. Cirk

ulac

iona

pum

pa

11. C

irkul

acio

na p

umpa

12

. Kot

lovs

ka z

aštit

na p

umpa

9

. Sab

irnik

8

. Raz

deln

ik

5. Z

atvo

rena

eks

panz

iona

pos

uda

LEG

END

A

ROg1

M12.1

PSTS

TSPS

merenje nivoa vode

M7

P2

M

P3

MKM

Sign

ali s

a se

nzor

aU

prav

ljačk

i sig

nali

Mer

ač p

roto

ka

Kab

lovi

Povr

atni

vod

topl

e vo

deN

apoj

ni v

od to

ple

vode

Rav

ni z

apor

ni v

entil

Elek

trom

agne

tni v

entil

Kug

la v

entil

B22

Pr2

P2

GRANA IV

GRANA III

GRANA II

GRANA I

M11.1, M11.2

M10.2, M10.3

M10.1

??

TM

M

Grana III

Grana IV

Grana II

Grana I

K1

G1

K2

G2

K3

G3

SCADARAČUNAR PLC

OPERTORPANEL

7

5

9

M6

Lmin1

ROg2

ROg3

Lmin

2Lm

in3

8

11

10

12

12

P1

B1.1

M12.2

M12.3M12.4

12M12.5M12.6

B1

B2.1

B2

B3.1

B3

B1.2

B2.2

B100Tspolja

T

T

T

T

Slika 1. Tehnološka šema dela gasne kotlarnice

Page 4: Nadzorno-upravljčki  sistem gasne kotlarnice

80

Slika 2. Prikaz dela gasne kotlarnice i dela komandnog ormara

2.2. Kotlovi

Kotlovi, koji su sudovi pod pritiskom, vrše transformaciju energije oslobođene sagorevanjem gasa u toplotnu energiju i predaju je nosiocu toplote – vodi. U kotlar-nici su instalirana tri vrelovodna kotla: kotlovi K1 i K2 kapaciteta po 12 MW (rad-ni kotlovi), 16 bar, kotao K3 kapaciteta 8 MW, 16 bar (rezervni). Radna temperatu-ra u kotlovima je 170 °C.

Zadata temperatura povratne vode je 110 oC. Ova temperatura se kontroliše si-stemom recirkulacije koji je izveden na svakom kotlu. U sklopu sistema recirkulaci-je nalaze se: recirkulacione pumpe (M12.1, M12.2, M12.3, M12.4, M12.5 i M12.6), gde je jedna pumpa radna, druga rezervna, pri čemu se uloge menjaju posle određe-nog vremena putem SCADA sistema; mešački regulacioni ventili (Vreg1, Vreg2 i Vreg3) i spojni cevovod.

Recirkulaciona pumpa je instalirana na kotlovskom povratnom vodu i ima za-datak da ostvari cirkulaciju vode u bajpas cevovodu (spaja potisni i usisni cevovod). Pumpa uzima deo vode čija je temperatura 170 oC. Ova se voda meša s povratnom vodom, čime se podiže temperatura od oko 110 oC. Redosled rada kotlova je: kotao K1 – radni, kotao K2 – stand by, kotao K3 – rezervni.

U kotlovima su postavljene i sonde donjeg kritičnog nivoa vode (Lmin), koje is-ključuju gorionike uz svetlosni i zvučni alarm na SCADA sistemu. Na slikama 3 i 4 prikazani su SCADA ekrani kotlarnice.

Distribucija proizvedene toplote vrši se pomoću nosioca toplote – vrele vode, koja se putem cevne instalacije (mreže) transportuje do sekundarnih toplotnih postro-jenja (podstanica). U njima se vrši predaja toplote sekundarnim sistemima – potro-šačima, a zatim se ponovo vraća u postrojenje za proizvodnju toplotne energije. Si-stem distribucije čine sledeći podsistemi: sabirnik vrele vode 170 oC, razdelnik po-vratne vode 75 oC, razdelnik povratne kotlovske vode, mešački regulacioni ventil, razdelnik tople vode 130 oC, sabirnik povratne vode iz sistema grejanja 75 oC, si-temske cirkulacione pumpe sa sabirnim kolektorom, postrojenje za održavanje priti-ska u sistemu, postrojenje za pripremu i tretman napojne vode, postrojenje za čišće-nje – filtriranje vode.

Page 5: Nadzorno-upravljčki  sistem gasne kotlarnice

81

Slika 3. Jedan SCADA ekran kotlarnice sa trend grafom temperature povratne vode

Slika 4. SCADA ekran kotlarnice gde su kotlovi 1 i 2 aktivni

Sabirnik vrele vode ima sledeće priključke: priključak vrele vode 170 oC proi-zvedene u kotlovima K1, K2 i K3 i priključak – sabirnu cev za sisteme grejanja. Na sabirnik su priključene cirkulacione pumpe, radne i rezervne: MI1, MI2; MII1, MII2; MIII1, MIII2; MIV1, MIV2.

Page 6: Nadzorno-upravljčki  sistem gasne kotlarnice

82

Pumpe ciklično menjaju ulogu radne i rezervne nakon određenog broja radnih sati, putem SCADA-e. Kontroliše se permanentno i temperatura ležajeva pomoću senzora. Ova temperatura sme da raste maksimalno 50 oC iznad temperature okoline s tim da maksimalna temperatura ne sme da pređe 80 oC. U slučaju da temperatura jednog od ležajeva poraste na 70 oC, signal upozorenja se javlja na SCADA-i. Ako dođe do porasta temperatura na 80 °C, javlja se svetlosni i zvučni alarm uz poruku na ekranu SCADA računara, pri čemu se isključuje motor pumpe. Startovanje i re-gulacija motora pumpi ostvaruje se posredstvom frekvencijskih regulatora (FR), ko-jima upravlja PLC ili operater putem SCADA-e. Pomoću FR, promenom odnosa U/f motora, menja se broj obrtaja pumpe, čime je omogućeno upravljanje i vođenje pum-pi u zavisnosti od radnih uslova – konzuma. Povećanjem toplotnog konzuma menja se karakteristika cevovoda – javlja se pad pritiska u sistemu. Promenom broja obrta-ja pumpe sistem se prilagođava stanju konzuma.

Slika 5. SCADA prikaz sistema za hemijsku pripremu vode i održavanje pritiska

4. Sistem za održavanje pritiskaPiezometarski pritisak u sistemu je 8 bar (pritisak kada cirkulacione i recirkula-

cione pumpe ne rade). Ovaj pritisak je uslovljen zahtevom da u svakoj tački sistema pritisak mora biti iznad pritiska isparavanja vode na maksimalnoj radnoj temperaturi. Budući da je kritični pritisak vode na temperaturi 170 oC 7,9 bar, piezometarski pri-tisak sistema je podešen na 8 bar. Postrojenje za održavanje pritiska (slika 5) sadrži: vertikalni sud, presostat za kontrolu pritiska kao sigurnosni element, koji je ugrađen na ekspanzionom vodu, senzor pritiska, cirkulacione pumpe za dopunu vode (radna i rezervna pumpa) Md1 i Md2, nepovratne ventile, regulacioni ventili konstantnog pritiska, prestrujni ventil bez pomoćne energije, elektromagnetne rasteretne ventile Vras1 i Vras2, ventile za dopunu Vd1, Vd2, zaporne ventile, zaporni ventil u bajpas

Page 7: Nadzorno-upravljčki  sistem gasne kotlarnice

83

vezi, sonde donjeg i gornjeg nivoa NSD i NSG, donji sigurnosni nivo – DSN i gornji sigurnosni nivo – GSN, sigurnosne ventile.

Početkom procesa grejanja povišava se temperatura vode u sistemu, a time i nje-na zapremina, što izaziva porast pritiska. Kada pritisak poraste iznad podešenog, pre-sostat koji je ugrađen na kolektoru sistema za održavanje pritiska, registruje porast pritiska i otvara rasteretne elektromagnetne ventile Vras1 i Vras2 da bi višak vode iz sistema prebacili u posude. Rad rasteretnih ventila signaliziran je signalom LED – ra-sterećenje, koja svetli kad su rasteretni ventili aktivni. Ako se iz bilo kog razloga desi da se elektromagnetni ventili ne otvore, tada prestrujni ventil bez pomoćne energi-je, koji je podešen na pritisak otvaranja nešto iznad podešenog pritiska na presostatu, treba da prebaci višak vode u ekspanzionu posudu. U slučaju da je i ovaj ventil otka-zao ili je količina vode koja ekspandira veća od količine vode koju može da propu-sti rasteretni ventil, reagovaće sigurnosni ventil koji je podešen na pritisak otvaranja 11 bar. Kada iz bilo kojih razloga pritisak u sistemu opadne ispod podešenog piezo-metarskog pritiska, presostat pokreće pumpu za dopunu Md1 (Md2). Pritisak punje-nja se ograničava regulacionim ventilima postavljenim na potisnom cevovodu pum-pi. Kada se postigne podešeni pritisak, presostat isključuje pumpu. Indikacija rada pumpi je pomoću LED-a koje su postavljene na vratima komandnog ormara. Status pumpe se prati i na SCADA-i. Ako se desi nekontrolisan gubitak vode u sistemu, što može biti posledica pucanja cevovoda, dolazi do naglog pada pritiska. Ukoliko sistem za održavanje nije u stanju da održi zadati pritisak, aktivira se zaštita koja isključu-je pogon u potpunosti.

Postrojenje za održavanje pritiska u sistemu mora uvek da funkcioniše, čak i u slučajevima ispada električnog napajanja. Iz tog razloga je kompletno postrojenje pri-ključeno i na dizel agregat. Za rad kotlarnice važan je i sistem za hemijsku pripremu i tretman napojne vode (jonsko omekšavanje vode), s autonomnom upravljačkom je-dinicom koja je u komunikaciji sa sistemom SCADA.

5. Protiveksplozivna zaštitaProtiveksplozivna zaštita (PEx) je skup mera koje se preduzimaju u cilju spre-

čavanja nastajanja eksplozija ili požara u prostorima u kojima se javljaju eksploziv-ne atmosfere. Mere se sastoje od sagledavanja svih izvora i uzročnika eksplozivne atmosfere počev od projektno-tehničke dokumentacije do realizacije sistema zaštite. Ova vrsta zaštite primenjuje se na električne i neelektrične instalacije, opremu, ure-đaje i sisteme namenjene za rad u prostorima ugroženim eksplozivnom atmosferom. Gasne kotlarnice su tipična mesta na kojima je moguća pojava eksplozivnih atmosfe-ra i u kojima se primenjuju propisi PEx zaštite.

Detekcija gasa je mera upozorenja a ne zaštite. Sistem za detekciju gasa obave-zno se ugrađuje u kotlarnice u kojima se koriste gasovi teži od vazduha, kao i u ko-tlarnice čiji je pod ispod nivoa okolnog tla, ili se nalaze u zgradama u kojima se stal-no ili povremeno okuplja veći broj ljudi.

6. Rad kotlarniceNormalan režim rada kotlarnice je automatski. Kompletan proces startovanja,

upravljanja, nadziranja, zaštite i zaustavljanja obavlja PLC na osnovu odgovaraju-ćeg programa. Kotlarnica radi pod nadzorom sistema SCADA. Proverava se da li je SCADA računar priključen na UPS i da li je dizel agregat spreman za pogon (da li po-

Page 8: Nadzorno-upravljčki  sistem gasne kotlarnice

84

stoji gorivo). Po određenom algoritmu vrši se provera dovoda gasa i provera sistema za pripremu napojne vode, sistema za održavanje pritiska, sistema za cirkulaciju vode i gorionika. Ukoliko procedura provere protekne korektno, kotlarnica se pušta u rad.

Kod SCADA prikaza kotlarnice od interesa je praćenje termičkih, električnih i hidrauličkih parametara. U tom smislu, SCADA aplikacija ima tri dela, i to jedan sa električnim, drugi sa hidrauličkim, treći sa termičkim parametrima. Oni se uporedo mogu prikazivati na po trećini ekrana, ili pak pojedinačno. Parametri koji se mere ili preračunavaju prikazuju se na slikama SCADA-e (uglavnom osnovni koji su dovolj-ni operateru da ga ne bi preopterećivali nepotrebnim podacima).

Na HRD-u (hronološkom registratoru događaja) beleže se sve promene digital-nih i analognih ulaza i izlaza i svi karakteristični događaji (isključenja pumpi od stra-ne sistema zaštite, isključenja motora od strane operatera, dostizanja kritičnih vred-nosti temperature itd.). Pri pojavi ovakvih događaja sistem sam pokreće komunikaci-ju i javlja promene sistemu SCADA.

Kotlarnica je projektovana za automatski start koji zavisi od spoljne temperatu-re. Kada ova temperatura padne ispod 14 oC i takvo stanje traje 72 sata, ostvaren je osnovni uslov za automatski start postrojenja. SCADA proverava uslove za start: pri-tisak gasa, nivoe vode u kotlovima, piezometarski pritisak vode, funkcionalnost go-rionika i pumpi, komunikaciju sa frekvencijskim regulatorima, postrojenje za hemij-sku pripremu vode. Ako su ostvareni svi uslovi SCADA startuje kotao K1. Gorio-nik G1 počinje sa radom i to sa 30% maksimalnog kapaciteta radi postupnog zagre-vanja kotlovskih površina (dok ne postigne 100 °C na izlazu iz kotla), a onda prelazi na puni kapacitet u cilju postizanja zadate temperature na izlazu. Podešena tempera-tura je 165 oC. Regulacija kapaciteta je kontinualna i odvija se u rasponu od 10% do 100% kapaciteta. Elektromotorni trokraki ventili regulišu temperaturu povratne vode (110 oC). U početku rada kotla ventili ostvaruju cirkulaciju u kotlovskom krugu kako bi se postiglo brže zagrevanje kotla.

7. Sistem za distribuciju toplotne energijeTemperatura u polaznom vodu sistema za grejanje reguliše se u zavisnosti od

spoljne temperature. Regulaciju obavljaju trokraki ventili VregT1 i VregT2. Pri vrlo niskoj spoljnjoj temperaturi vrednosti temperatura u polaznom vodu i povratnom vodu treba da su 130 oC i 75 oC. Ako kotao u zadatom vremenu (3 sata) ne dostigne zadatu temperaturu na izlazu od 165 oC, znači da je konzum grejanja veći od trenut-no raspoloživog kapaciteta i SCADA stavlja u pogon kotao K2. Kada kotao dostigne kapacitet od 35%, SCADA obustavlja rad kotla K1 i u radu ostaje kotao K2.

Kotao K3 je rezervni i uključuje se samo u slučaju kada otkaže start jedog od dva radna kotla, ili je neki od kotlova u fazi remonta ili popravki.

Za obezbeđenje cirkulacije vode u sistemu i savladavanje otpora služe cirkulaci-one pumpe – MgCp1 (radna), MgCp2 (rezervna), MgCp3 (stand-by).

U zavisnosti od konzuma grejanja menja se i pad pritiska u sistemu, što je dalje indikator za korekciju protoka odnosno broja obrtaja pumpe. U slučaju porasta kon-zuma povećava se i pad pritiska u sistemu na osnovu čega treba da se prilagođava na-por pumpe. U tim uslovima frekvencijski regulator FR povećava broj obrtaja pumpe i tako održava zadati izlazni pritisak. Pod uslovom da konzum pada, proces se odvija u suprotnom smeru i pumpa radi sa manjim brojem obrtaja. Time se ostvaruju uštede u energiji i produžava vek trajanja pumpi i celog hidrauličkog sistema.

Page 9: Nadzorno-upravljčki  sistem gasne kotlarnice

85

Slika 6. SCADA prikaz sistema za distribuciju tople vode sa dijagramom spoljne temperature

Kada konzum toliko poraste da radna pumpa nije u mogućnosti da dostigne za-dati pritisak na izlazu, SCADA pokreće odgovarajuću stand-by pumpu, koja ulazi u paralelan rad povećavajući protok pri konstantnom naporu – pritisku.

SCADA ima potpuni nadzor nad sistemom. Parametri koji imaju bitan uticaj na sigurnost sistema i bezbednost ljudi kontinualno se prate i u slučaju prekoračenja za-datih vrednosti rad kotlarnice se zaustavlja. To su sledeći parametri:

1. temperatura na izlazu iz kotlova (kritična vrednost 180 oC),2. maksimalni radni pritisak u sistemu (kritična vrednost 12 bar),3. minimalni pritisak u sistemu (zadata vrednost 7 bar).

8. Upravljanje i nadzorUpravljačka jedinica je zasnovana na PLC konfiguraciji SIEMENS CPU 315-2

PN/DP (konfiguracija sistema data na slici 7, a izgled komandnog ormara prikazan je na slici 2, desno). Pored modula za napajanje ugrađeni su digitalni i analogni ula-zno/izlazni moduli koji omogućavaju akviziciju podataka sa mernih i signalnih dava-ča, kao i slanje upravljačkih signala do izvršnih organa.

Integrisani priključak ethernet omogućava povezivanje upravljačke jedinice sa operatorskim panelom i PC radnom stanicom. Ethernet switch (D-LINK) upravlja protokom podataka u lokalnoj ethernet mreži. Na operatorskom panelu se vrši zada-vanje i pregled procesnih veličina.

PC radna stanica je sa Windows-ovom platformom na kojoj su pokrenuti servisi SIEMENS PC Station, MS SQL Server, OEM verzija za SIEMENS WinCC Flexible i server za komunikaciju sa upravljačkim modulom. U okviru MS SQL servera insta-lirana je baza podataka za smeštanje veličina i parametara značajnih za rad kotlarni-ce, kao i aplikativni softver za generisanje izveštaja.

Page 10: Nadzorno-upravljčki  sistem gasne kotlarnice

86

Slika 7. Konfigurisanje upravljačkog sistema S7 300

9. Zaustavljanje pogonaZaustavljanje kotlarnice može se vršiti automatski ili ručno. Ona se automatski

gasi u slučajevima kada spoljna temperatura poraste iznad 14 oC i takvo stanje traje neprekidno 72 sata. Rad kotlarnice može obustaviti operater na SCADA sistemu. Po potrebi postrojenje se može zaustaviti i ručno.

10. ZaključakNadgledanje i održavanje parametara kao što su temperatura vode, pritisak vode

i gasa, nivo vode, rad pumpi, elektromagnetnih ventila i ventila s motornim pogonom, rad gorionika i drugih elemenata, vrši SCADA sistem u sprezi s PLC-om.

Osnovna veličina prema kojoj se održava temperatura vode na izlazu je tempera-tura spoljnje sredine. U zavisnosti od spoljnje temperature, prema zadatoj krivoj (ta-beli) podešava se vrednost temperature vode u izlaznom vodu. Na taj način održava se temperatura tople vode koja se šalje prema potrošačima. Prema toj temperaturi se vode i svi procesi u kotlarnici.

Predloženi nadzorno-upravljački sistem omogućuje:– periodično očitavanje karakterističnih veličina uređaja i opreme i generisanje

alarma u slučaju prekoračenja zadatih vrednosti;– periodično očitavanje radnih sati uređaja i opreme;– arhiviranje promena na svim digitalnim i analognim ulazima i izlazima uprav-

ljačke jedinice, koja je instalirana u kotlarnici;– dugoročno arhiviranje svih akcija operatera;– zadavanje fleksibilnih radnih grafika.Vizuelizacija objekata upravljanja sa grafičkim i tabelarnim prikazom relevan-

tnih veličina i parametara, od velikog je značaja i za sektor održavanja. Na ekranu SCADA sistema, kroz desetine intuitivnih ekrana ima se uvid u funkcionalnost cele kotlarnice, a pojava alarmnih signala omogućava bržu lokalizaciju kvarova, čime se znatno povećava efikasnost održavanja.

Page 11: Nadzorno-upravljčki  sistem gasne kotlarnice

87

Omogućena je svetlosna i zvučna signalizacija dostizanja kritičnih vrednosti (alarma), pri čemu se odvijaju odgovarajuće aktivnosti upravljačke logike. Zvučni alarmi se mogu akvitirati dok svetlosni ostaju aktivni sve dok ih operater ne potvrdi i otkloni uzroke njihovog nastanka. Oni se generišu ne samo u slučaju neispravnosti i kvarova uređaja i opreme u sistemu, već i pri nestanku komunikacije između senzora i/ili izvršnog organa sa upravljačkom jedinicom, ili kada dođe do prekida komunika-cije PLC-a sa lokalnom upravljačkom jedinicom (npr. sa upravljačkom jedinicom go-rionika, upravljačkom jedinicom sistema za hemijsku pripremu vode i sl.).

11. Literatura[1] Persić, B., B. Dragičević, Projektiranje plinskih kotlovnica, Rijeka, 27. svibnja

2006.[2] Stankov, S., Glavni projekat električnih instalacija i automatskog upravljanja

za kotlarnicu na mazut u Bujanovcu, SZP “Zavarivač” Vranje, Projektni biro u Nišu, 2001.

[3] Stankov, S., Glavni projekat električnih instalacija i automatskog upravljanja gasnom kotlarnicom za Fabriku belih limova “US STEEL – Serbia” u Šapcu, SZP “Zavarivač” Vranje, Projekt. biro u Nišu, 2004.

[4] Stankov, S., Glavni projekat kotlarnice za proizvodnju pare u pogonu „Navip“‑a u Vranju, Služba razvoja, SZP „Zavarivač“, Vranje, 1996.

[5] Berger, Hans, Automating with Simatic Integrated Automation with SIMATIC S7–300/400, Controllers, Software, Programming, Data Communication, Ope-rator Control and Process Monitoring, 2rd revised edition, Erlangen, 2003.

[6] Berger, Hans, Automating with Step 7 in Lad and FBD, SIMATIC S7 – 300/400, Programmable Controllers, 3rd revised edition, Erlangen, 2005.

[7] Berger, Hans, Automating with Step 7 in STL and SCL Programmable Contro‑llers SIMATIC S7 – 300/400, 3rd edition, Erlangen, 2005.

[8] Barley, David, Edwin Wright, Practical SCADA for Industry, Elsevier, 2003.[9] Clarke, Gordon, Deon Reynders, Practical modern SCADA, Protocols, Else-

vier, 2004.[10] Weigmann, J., G. Kilian, Decentralization with profibus DP/DPV1, 2nd editi-

on, 2003.[11] *** SIEMENS “Power Meter SIMEAS P, Manual“, Edition 01/2007.[12] Shivaji, Choudhuri, Condition Monitoring in Thermal Power Plant.[13] Šunić, M., N. Dujmović, Plin i plinska tehnika, I i II, Tehnička knjiga, Zagreb,

1983.[14] *** Pravilnik o tehničkim normativima za projektovanje, građenje, pogon i odr‑

žavanje gasnih kotlarnica (“Sl. list SFRJ”, br. 10/90 i 52/90).

kgh