Системы частотного регулирования для объектов городского хозяйства и промышленности
Частотно-регулируемый электропривод применяется на объектах городского хозяйства и промышленности более двух десятилетий. Энергетики "со стажем" хорошо знают изделия типа ЭКТ, ТПТР, ПЧТ и др. Статические преобразователи частоты (ПЧ) при этом рассматривались традиционно лишь как преобразовательное звено электропривода. В структуре комплекса технических средств они занимали чаще всего нижний уровень и обменивались информацией с другими элементами АСУ посредством дискретных и аналоговых сигналов. "Полезность" применения ПЧ при этом заключалась, в основном, в возможности регулировать частоту вращения приводного электродвигателя и менять производительность насоса, компрессора или вентилятора.
Современные преобразователи частоты представляют собой аппаратно-программные комплексы, обладающие мощными вычислительными и интерфейсными возможностями. Некоторые из них допускают свободное программирование функций управления с применением языков высокого уровня стандарта IEC 1131. Широкая гамма модулей расширения ввода-вывода и сетевых адаптеров позволяет строить на базе преобразователей частоты достаточно сложные локальные системы автоматического управления технологическими процессами и легко интегрировать их в иерархические АСУ ТП.
Реализованные таким образом системы локальной автоматики (далее называемые "Системы частотного регулирования", СЧР) выполняют все основные функции АСУ ТП:
- получение информации о состоянии технологического оборудования и реализуемом технологическом процессе от оперативного персонала, датчиков (как встроенных в ПЧ, так и внешних), других преобразователей частоты и т. п.;
- оценку информации и выбор алгоритма управления;
- выбор управляющих воздействий на исполнительные элементы (электродвигатели, коммутационные аппараты и др.);
- реализацию управляющих воздействий в виде параметров электроэнергии (частоты и напряжения), подаваемой на обмотки электродвигателей, дискретных сигналов, аналоговых сигналов на дополнительные регуляторы и показывающие приборы, управляющих команд по полевым шинам и др.;
- обработку информации и передачу ее персоналу АСУ ТП посредством текстовых сообщений на операторской панели, световой и звуковой сигнализации и т. п.;
- сбор и обработку данных о состоянии АСУ ТП, ведение архивов, передачу данных персоналу АСУ ТП и (или) во вне системы.
Системы частотного регулирования создаются для конкретного технологического объекта управления или его части. Применительно к объектам теплоснабжения это могут быть СЧР:
- циркуляции сетевой воды;
- подпитки тепловой сети;
- горячего водоснабжения;
- топочных процессов котлов;
- питания котлов водой и др.
Для объектов водоснабжения и канализации широко используются СЧР:
- повысительных насосных станций;
- канализационных насосных станций.
Особенности технологического объекта управления определяют состав аппаратных средств СЧР, реализуемые программным обеспечением алгоритмы и интерфейс пользователя.
Объекты инженерной инфраструктуры имеют ряд особенностей, в том числе: взаимосвязь и взаимозависимость отдельных технологических подсистем; разнообразие технологических схем однотипных объектов; вынужденное отклонение поддерживаемых технологических параметров от проектных значений; наличие независимо функционирующих систем автоматического управления (в том числе обеспечивающих безопасность оборудования); участие оперативного персонала в управлении объектом. Насосные, вентиляционные, компрессорные установки, эксплуатирующиеся на технологических объектах, зачастую не раз реконструировались. Во многих случаях это привело к тому, что характеристики совместно работающих нагнетателей и их приводных электродвигателей отличаются друг от друга и от проектных значений. Следствием является усложнение организации параллельной работы нагнетателей.
В контексте вышесказанного, "полезность" применения СЧР обусловливается:
- повышением надежности автоматизированной системы и точности регулирования технологических параметров;
- уменьшением удельных расходов электроэнергии на привод нагнетателей;
- увеличением ресурса электротехнического и технологического оборудования;
- улучшением условий труда персонала эксплуатационных подразделений и др.
СЧР позволяет снять психологический барьер у линейного персонала при использовании нового оборудования, снизить влияние "человеческого фактора" при управлении энергетическими объектами и максимально раскрыть потенциал энергосбережения.
Если СЧР рассматривается как компонент автоматизированной системы, то низковольтное комплектное устройство (НКУ) СЧР является комплектующим изделием. НКУ СЧР включают, как правило, один или несколько преобразователей частоты, коммутационную и защитную аппаратуру, обеспечивающую управление группой нагнетателей, контроллеры или интеллектуальные реле, органы управления и индикации, операторские панели и пр. НКУ СЧР проходят комплекс заводских испытаний, включающий проверку на функционирование, и снабжаются эксплуатационной документацией. Это упрощает монтаж и настройку изделия на объекте и позволяет выполнять работы без остановки технологического процесса. В случае производственной необходимости НКУ СЧР могут быть демонтированы и перенесены на другой объект.
НКУ СЧР позволяют управлять асинхронными электродвигателями номинальной мощностью до 315 кВт. При использовании для привода нагнетателей более мощных или высоковольтных электродвигателей разрабатываются, как правило, индивидуальные решения.
Системы частотного регулирования применяются как на вновь строящихся, так и на реконструируемых объектах. Они могут функционировать как автономно, самостоятельно управляя технологическим процессом, так и в составе АСУ ТП любой степени сложности. Применение СЧР позволяет строить иерархическую АСУ ТП по принципу "снизу вверх", обеспечивая уже на первом этапе реконструкции снижение эксплуатационных расходов и накопление средств для наращивания объема автоматизации объекта.
Условием эффективного вложения средств в строительство или реконструкцию объектов с применением технологии частотного регулирования является комплексный подход на всех этапах - от выбора объекта реконструкции до организации обучения персонала и обслуживания оборудования. При соблюдении этого условия сроки окупаемости инвестиций, как правило, не превышают двух лет.
В общем случае в этот комплекс инженерных мероприятий входит:
- разработка решения, обеспечивающего улучшение управляемости технологических процессов и снижение удельных расходов ресурсов на транспортировку сред и подготовка технико-экономического обоснования (ТЭО) строительства (реконструкции);
- разработка необходимых разделов проектов;
- изготовление нестандартного оборудования и разработка специализированного программного обеспечения;
- проведение монтажных и пусконаладочных работ;
- подготовка эксплуатационной документации и обучение персонала заказчика;
- гарантийное и послегарантийное обслуживание.
В завершение необходимо подчеркнуть следующее.
Одной из особенностей системы частотного регулирования как товара является то, что она не может "удовлетворить потребность заказчика" без самого заказчика. Наиболее удачные и эффективные решения получаются тогда, когда специалисты эксплуатационных подразделений участвуют во всех этапах разработки и реализации СЧР. Больее того, система частотного регулирования является по существу инструментом, которым может пользоваться (или не пользоваться) диспетчер, задающий технологический режим; начальник участка, организующий производственный процесс на объекте; сменный мастер, отвечающий за поддержание технологических параметров; электрик, эксплуатирующий электроустановку; инженер по АСУ, программирующий SCADA-систему и многие другие специалисты.
| Автор: по материалам редакции Дата: 26.05.2004 Журнал Стройпрофиль 4-1-04 Рубрика: электротехническое оборудование Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |