Водоподготовка на тепловых электрических станциях
Подготовка воды для применения в рабочих циклах ТЭС – сложный многоэтапный технологический процесс, в который входят грубая очистка, умягчение, обессоливание и деаэрация. На этапах умягчения и обессоливания вода фильтруется через слои катионита и анионита, представляющие собой высокомолекулярные соединения. Для восстановления их химического состава и регенерации в больших количествах применяют растворы поваренной соли, гидроксида натрия и серной кислоты, запасы которых необходимо сохранять и пополнять.
Предпосылки к созданию АСКУ
На складе Тобольской ТЭЦ (фото 1) находятся шесть баков для длительного хранения концентрированных растворов серной кислоты и гидроксида натрия (от 75 до 100 м3 ). Пополняются запасы реагентов из железнодорожных цистерн. При необходимости со склада перекачивают растворы реагентов в промежуточные мерные емкости (фото 2) для дальнейшей транспортировки на линию химической водоочистки.
В реагентном узле цеха химводоподготовки находятся шесть промежуточных мерных емкостей. Для измерения уровня раствора каждая емкость оборудована системой «поплавок-шкив-грузик». Контроль уровня в ручном режиме выполнял аппаратчик, которому приходилось находиться рядом с емкостью – во вредных для здоровья условиях.
При пополнении складских баков из приходящей железнодорожной цистерны низкая скорость течения реагента позволяла аппаратчику добежать до пульта, находящегося в соседнем помещении, и отключить насос. В случае перекачки реагентов из баков в мерные емкости ситуация была значительно хуже, так как емкости небольшие (от 2 до 4 м3 ) и их наполнение происходило очень быстро, так что аппаратчик не всегда успевал добежать до шкафа управления насосами. Подчас это приводило к наполнению емкостей сверх нормы и даже к разливу реагентов. Очевидно, что подобные нарушения правил безопасности влекли за собой неприятные последствия.
С целью приведения процесса перекачки реагентов в соответствие с правилами техники безопасности при использовании неорганических кислот и щелочей были проведены работы по оснащению емкостей хранения средствами измерения и автоматического отключения подачи реагентов при достижении аварийного уровня.
Автоматизированная система контроля и управления перекачки химических реактивов (кислоты и щелочи в баки и мерники должна решать следующие задачи:
- защиту от переполнения емкостей;
- индикацию уровней жидкостей в баках и мерниках;
- аварийную световую сигнализацию.
Аппаратные средства
Заказчиком изначально планировалось внедрить систему управления на основе релейной логики, но специалисты ЗАО «АСУ технология» предложили альтернативный вариант на базе компонентов ОВЕН, которые при сопоставимой стоимости обладают значительно большими возможностями.
На складе и в цехе химводоподготовки были установлены два шкафа управления (рис. 1), связь между которыми осуществляется через интерфейс RS-485 по протоколу Modbus RTU. Система контроля уровней реализована на базе следующих приборов:
- программируемого контроллера – ОВЕН ПЛК100;
- двух графических панелей – ОВЕН ИП320;
- модуля дискретного вывода – ОВЕН МУ110;
- повторителей сигналов интерфейса RS-485 – ОВЕН АС5;
- сигнализаторов уровня – СУ115Р;
- уровнемеров – УЛМ4-5 (ЛИМАКО);
- блоков питания TCL (TracoPower);
- реле – Finder 40.52.024.0.
На баки хранения кислоты и щелочи установлены уровнемеры УЛМ4-5, которые обеспечивают бесконтактное измерение уровня растворов с точностью ±10 мм. Их корпус изготовлен из капролона и не подвержен влиянию паров кислот и щелочей. Уровнемеры уже применялись ЗАО «АСУ технология» в химическом цехе Тюменской ТЭЦ-1 в схожей по назначению системе и показали высокую надежность и соответствующую заявленной точность.
Графические панели ИП320 идеально подошли для визуализации технологических параметров. На панели выводятся экраны с текущими значениями уровней, состоянием уровнемеров и сигнализаторов, информацией об отключенных системой насосах, значениями уставок минимального и максимального уровня, а также экран для изменения уставок, доступ к которому разрешен только после ввода пароля. При автоматическом отключении насосов в нештатной ситуации на панели появляется экран сигнализаций, и одновременно подается сигнал на щит управления в цехе химводоподготовки, который снимается квитированием с любой из панелей. В плюсы панели можно также отнести невысокую стоимость и простоту конфигурирования.
Выходные реле Finder применены для повышения нагрузочной способности выходов модуля МУ110, а также для более простой замены их при выходе из строя.
Выбор ОВЕН ПЛК100 обусловлен низкой ценой, достаточно высокой производительностью и наличием необходимого количества коммуникационных портов (Ethernet, RS-232, RS-485), а кроме того, наличием разрешения Ростехнадзора на применение на объектах, связанных с обращением химически опасных веществ. ПЛК выполняет считывание дискретных выходов сигнализаторов и опрос уровнемеров. Если наблюдается превышение уровня в какой-либо емкости, то контроллер дает команду на отключение всех насосов и одновременно выводит аварийный сигнал на щит управления. Отключение насосов осуществляется разрывом цепи пускателя. При достижении минимально допустимого уровня опять же подается команда на отключение всех насосов и выводится аварийный сигнал на щит управления.
Отключение целиком насосной группы необходимо из-за большого числа ручных задвижек и невозможности определения, каким насосом осуществляется перекачка реагентов из-за отсутствия функции контроля состояния насосов. Так как в один момент времени выполняется только одна технологическая операция, то нормальной работе это не мешает.
Интеллектуальные устройства объединены полевой шиной RS-485 с обменом по протоколу Modbus RTU. В качестве мастера сети используется ПЛК, к дискретным входам которого подключены сигнализаторы СУ115Р.
Заключение
Применение надежных и недорогих приборов ОВЕН позволяет успешно выполнять автоматизацию систем, сопоставимую по стоимости с решениями на жесткой релейной логике, но обладающую при этом существенно большими функциональными возможностями. В дальнейшем, используя Ethernet-порт контроллера, планируется интеграция АСКУ в информационно-измерительную систему Тобольской ТЭЦ, которая не была осуществлена изначально из-за ограниченного бюджета.