FAIL (the browser should render some flash content, not this).

Разделы сайта






Автоматизация и диспетчеризация водоканалов

Такое определение водоканал имел до начала развития сетей городского водоснабжения.




Автоматизация котельной

При помощи программного обеспечения вы можете получить значительную экономию



  • Автоматизация инженерных сетей
  • Промышленные компьютеры и ПО
  • Автоматизация производства
  • О промышленной автоматизации
  • Системный интеграторАвтоматизация производстваАвтоматизация атомной промышленности ⇒ Опыт автоматизации блочной обессоливающей установки Тяньваньской АЭС

    Опыт автоматизации блочной обессоливающей установки Тяньваньской АЭС

    Желание написать эту статью возникло после того, как, пообщавшись на Тяньваньской площадке с представителями эксплуатации многих отечественных АЭС, выяснилось, что ни на одной из наших станций работа БОУ не автоматизирована, а распределение расходов по фильтрам осуществляется вручную оператором.

    Посмею надеяться, что информация о том, что БОУ всё-таки поддаётся автоматизации и существует действующий пример, может оказаться кому-то интересной.

    В статье приводится описание реально действующей системы автоматического регулирования, предназначенной для блочной обессоливающей установки (БОУ) Тяньваньской АЭС (Китай), разработанной ФГУП «Санкт-Петербургский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт “АТОМЭНЕРГОПРОЕКТ”».

    В материале рассматриваются функции системы контроля и управления БОУ по очистке конденсата и не затрагивается процесс её регенерации.

    Исходные требования к функциям автоматики

    1.Технологическая схема установки

    Обзорная технологическая схема БОУ представлена на рисунке 1. В состав установки входят две ступени фильтров (механических и ионообменных), по пять параллельно установленных фильтров в каждой ступени. Каждый фильтр имеет индивидуальный регулирующий клапан, предназначенный для управления расходом через фильтр и расходомер. Технологическое ограничение всех фильтров:

    • максимально допустимый расход через фильтр 250 кг/с;

    • максимально допустимая скорость изменения расхода 27 кг/с в минуту.

    Вода на БОУ подаётся конденсатными насосами. За БОУ находится регулятор уровня подогревателя низкого давления (РУ ПНД). Предусмотрен байпас установки. Номинальный расход через БОУ, при 100% нагрузке блока, составляет 950 кг/с, соответственно, в работе находится по четыре фильтра каждой ступени, а пятый регенерируется или в резерве.

    2. Задачи системы регулирования

    По мере загрязнения фильтров, их требуется выводить на регенерацию. При этом нельзя допустить вывод из работы одновременно двух или более фильтров одной ступени. Для удовлетворения этого условия необходимо обеспечить последовательный ввод в работу свежих фильтров и одинаковую скорость накопления солей фильтрами, независимо от того, как давно подключен фильтр, т.е. одинаковую продолжительность фильтроцикла, что позволит проводить последовательный вывод фильтров на регенерацию. Для достижения одинаковой скорости загрязнения, система управления (регулирования) должна обеспечить одинаковый расход через работающие фильтры.

    За БОУ находится РУ ПНД, и именно он определяет величину расхода через установку. Это значит, что систему регулирования БОУ нельзя строить по принципу регулятора, поддерживающего фиксированный расход, т.к. это приведёт к "конфликту" с РУ ПНД. Более того, с точки зрения качества регулирования уровня в ПНД необходимо, чтобы гидродинамическое сопротивление БОУ было минимальным и стабильным.

    Сопротивление нитки фильтра определяется сопротивлениями самого фильтра и регулирующего клапана. При этом сопротивление фильтра (по крайней мере, механического) определяется степенью его загрязнения и увеличивается по мере работы. Изменяя положение регулирующих клапанов можно добиться одинакового сопротивления параллельно подключенных веток, тем самым, обеспечив одинаковый расход через них. А для достижения минимального сопротивления БОУ необходимо, чтобы на ветке, где самый "грязный" фильтр, регулирующий клапан был полностью открыт.

    Кроме этого, при введении фильтра в работу требуется плавное наращивание расхода не превышающее указанное выше ограничение. При выводе из работы также требуется плавное снижение расхода, т.к. расход перераспределяется на остающиеся в работе ветки. Во время работы должен быть предусмотрен механизм ограничения максимального расхода.

    На основании выше сказанного вытекают следующие задачи для системы регулирования БОУ:

    • поддержание одинакового расхода через подключенные параллельно ветки фильтров БОУ;

    • обеспечение минимального гидродинамического сопротивления БОУ;

    • плавный набор и сброс расхода при подключении или отключении фильтра;

    • ограничение максимального расхода через фильтр.

    Структура функций автоматического управления

    1. Распределение функций автоматического управления

    Для реализации технологических задач по очистке конденсата на Тяньваньской АЭС были реализованы следующие функции автоматического управления:

    • контур управления байпасом БОУ;

    • пошаговая программа ввода/вывода фильтра в работу (десять программ, по одной для каждой из веток);

    • два ведущих регулятора для каждой ступени БОУ;

    • десять ведомых регуляторов (по одному для каждой из веток).

    2. Контур управления байпасом БОУ

    Данный контур (LCA10 EE001) главным образом предназначен для плавного подключения БОУ к конденсатному тракту в период пуска блока. Его задачей является импульсное пошаговое закрытие задвижки на байпасе (Ду800). Это позволяет плавно перенаправить поток (с соблюдением условий по скорости изменения расхода через фильтр) конденсата из байпаса в обессоливающую установку, в которой уже открыты и заполнены как минимум по две ветки (в зависимости от планируемой начальной нагрузки блока, т.е. расхода) в каждой из ступеней.

    3. Пошаговая программа

    Все десять программ имеют одинаковую структуру и состоят из четырёх шагов для пуска фильтра и четырёх шагов его останова. Последовательность пуска следующая. Первым шагом выдаётся команда на открытие запорной арматуры АА101 и АА102. Вторым шагом выдаются команды регулирующему клапану АА201 подключиться к авторегулятору, а авторегулятору (ведомому) DF001 перейти в режим "пуск". Третий шаг контрольный, на этом шаге проверяется, что сообщение ведомого регулятора "запущено" поступило в течение контрольного времени. Четвертый шаг – пустой, переход на этот шаг означает успешное окончание программы пуска.

    Во время останова, первым шагом выдаётся команда ведомому DF001 переключиться в режим "останов". Второй шаг – контрольный, проверяется, что регулирующий клапан АА201 полностью закрылся не позднее определённого времени. На третьем шаге выдаётся команда на закрытие запорной арматуры АА101 и АА102. Переход на четвертый шаг означает успешное завершение программы.

    4. Ведущий регулятор

    Задачей ведущих регуляторов 00DF001 является расчет уставок для ведомых. Принципиальная схема такого авторегулятора представлена на рисунке 2. Уставкой является сумма среднего значения расходов через подключенные ветки и корректирующего (по положению) воздействия. При этом для расчета среднего расхода допускаются только те ветки фильтров, которые находятся в режиме "пуск" и расход через них близок к уже рассчитанному среднему, либо запущенная ветка - единственная. Например, в работе находится две ветки, и расход через них составляет по 150 кг/с. В момент запуска третьего фильтра, расход через него ещё равен нулю, и, если сразу учитывать его при расчете среднего значения, то произойдёт скачкообразное изменение среднего со 150 до 100. Это заставит двигаться регулирующие клапаны уже запущенных веток. Поэтому, расход через вновь запущенную ветку допускается к расчету среднего только после того, как достигнет примерно 90 кг/с. До этого момента рассчитанное значение среднего расхода будет плавно снижаться со 150 до 105 за счет перераспределения потоков, и рассогласования ведомых регуляторов запущенных веток останутся близким к нулю.

    Корректирующее воздействие предназначено для того, чтобы максимально открыть хотя бы один регулирующий клапан, тем самым, обеспечив минимальное сопротивление системы фильтров. Если ни один из регулирующих клапанов, находящихся в автоматическом режиме не открыт до 100%, корректирующее воздействие увеличивает уставку, тем самым, заставляя клапаны открываться. Как только хотя бы один клапан полностью откроется, корректирующее воздействие обнуляется.

    5. Ведомый регулятор

    Структура ведомых регуляторов (все одинаковые), представленная на рисунке 3, строится на основе комбинации алгоритмов:

    • поддержания заданного расхода;

    • поддержания заданного положения клапана;

    • ограничения максимального расхода.

    Причем первые два имеют функцию плавного изменения уставки с текущего значения регулируемого параметра до заданного значения. Эта функция реализуется программным модулем КУ (контроллер уставки), суть работы которого заключается в том, что выходная величина Y всегда стремится к значению входа X, но при этом скорость изменения Y не может превышать значений, определяемых параметрами модуля (инкремент, декремент, время). Необходимость использования "регулятора положения" обусловлена тем, что датчики расхода (на основе расходомерных шайб) имеют недостоверные показания в первых 10% шкалы измерения. Вследствие этого, например, при подключении фильтра, управление регулирующим клапаном осуществляется алгоритмом поддержания заданного положения. В этом режиме уставка положения изменяется с текущего значения (ноль, т.к. клапан пока ещё закрыт) до 100% со скоростью 7% в минуту. Это позволяет плавно увеличить расход до величины уверенно измеряемой расходомером (в данном случае это 30кг/с). Как только расход превысит 30кг/с происходит переключение алгоритма на поддержание заданного расхода. В этот момент уставка расхода начинает изменяться с текущего значения до величины, передаваемой ведущим регулятором со скоростью 27 кг/с в минуту, а уставка положения переключается на текущее значение. При отключении фильтра процесс регулирования идет в обратном порядке. При получении команды "останов" уставка расхода начинает снижаться до нуля с заданной скоростью, а при снижении расхода ниже 30кг/с происходит переключение на алгоритм поддержания положения. В свою очередь уставка положения начинает уменьшатся до нуля со значения, соответствующего расходу 30кг/с, со скоростью 7% в минуту, а уставка расхода переключается на текущее значение.

    Пуск и останов системы

    Первоначальный пуск БОУ происходит в условиях, когда уже запущен конденсатный тракт блока (например, на рециркуляцию). Исходно конденсат протекает по байпасу обессоливающей установки. В зависимости от планируемой нагрузки блока (расхода конденсата) оператор активирует по две, три или четыре программы пуска фильтровальных установок каждой ступени. Перейдя в режим "пуск" ведомые регуляторы начинают плавно открывать регулирующие клапаны. При этом, однако, вода через БОУ всё равно не пойдёт, т.к. её сопротивление существенно выше открытого байпаса. В связи с этим ведомые регуляторы будут находиться в режиме "регулирования положения", но клапаны всё равно откроются на 100%. После того, как все подключенные ветки полностью открыты, оператор активирует контур управления байпасом LCA10 EE001, который, в свою очередь начинает закрывать клапан байпаса таким образом, чтобы этот клапан закрывался "шажками" в течение 30-40 минут. По мере закрытия байпаса поток конденсата будет плавно перераспределяться в БОУ. А с ростом расхода через БОУ ведомые регуляторы безударно перейдут в режим регулирования расхода, а ведущие регуляторы начнут рассчитывать уставку - среднее значение расхода. При этом уставка и значение расхода через конкретную ветку будут почти одинаковы и будут меняться почти синхронно. После окончательного закрытия байпаса и стабилизации среднего значения расходов один из регулирующих клапанов (на каждой ступени) останется полностью открытым (на том фильтре, сопротивление которого самое большое), а остальные слегка прикроются для выравнивания расходов по веткам. Далее, по мере выработки фильтроциклов вывод из работы грязного и ввод в работу свежего фильтров осуществляется оператором с помощью пошаговых программ. При вводе в работу авторегулятор плавно подымет расход через подключаемый фильтр до среднего значения, а при выводе, наоборот, плавно снизит до нуля. Для полного останова БОУ достаточно просто открыть линию байпаса.

    Средства автоматики

    На Тяньваньской АЭС представленные алгоритмы управления реализованы на цифровых средствах автоматизации Teleperm XP компании Siemens.



    Посетители также читают:

    Внедрение передовых решений в области автоматизации водоподготовки на АЭС, ТЭЦ, ГРЭС, котельных
    При этом качество проведенного анализа, безопасность самой процедуры отбора пробы, долговечность и надежность работы приборов АХК, в первую очередь зависит от технического уровня системы, которая производит подготовку, подачу и измерение пробы


    Источник: http://www.proatom.ru


    2010-2017 Информационный проект