Sistemul de Control Si Monitorizare Pentru Centrala Electrica de Cogenerare pe Gaz

MEMORIU TEHNIC

1.GENERALITATI

1.1. Obiectul lucrării

Prezenta documentație reprezintă documentația tehnică de execuție, montaj, si punere în funcțiune pentru un sistem automat de monitorizare si control a Centralei de cogenerare pe gaz de la Bacău (Unitatea nr. 3). Prin contract documentatia este intocmita bilingv in romana si engleza.

1.2. Baza de proiectare

– contractul nr. 619 / Aug. 2006 încheiat intre M+W ZANDER FE GmbH si IPA S.A. București și Actele Adiționale 1…4 la acest contract;

– tema de proiectare întocmită de M+W ZANDER FE GmbH;

– metodologia de proiectare IPA SA;

– documentația SIEMENS pentru componentele sistemului.

1.3. Scopul lucrării

Scopul lucrării este de a întocmi documentația tehnica necesara execuției, montajului si punerii in funcțiune a echipamentului de automatizare menționat. Atât documentația cat si execuția, montajul si punerea in funcțiune sunt asigurate de IPA SA in cadrul contractului de livrare complexa de la pct. 1.2.

1.4. Domeniul de utilizare

Prezenta documentație tehnica se refera la sisteme de monitorizare si control a proceselor termice si electrice care se produc intr-o centrala de cogenerare pe gaz. Ca atare sunt luate in considerație cele trei elemente de baza supuse acestui proces: apa, gazul metan si energia electrica tratate intr-un sistem echilibrat cu pierderi si consumuri proprii minime.

Sistemul de monitorizare si control este compus din componente distribuite principale:

– nivelul 1: un CALCULATOR INDUSTRIAL tip IL 43 Siemens (livrat de IPA si plasat in camera de comanda ) care monitorizează procesele termice si electrice pe baza datelor furnizate de nivelul 2 via ETHERNET prin fibră optică;

– nivelul 2: PLC-uri (automate programabile interconectate la nivelul 1 prin ETHERNET prin fibra optica) care culeg datele din proces prin elementele de câmp (nivelul 3) si, pe baza unui program de aplicație propriu, transmit la nivelul 1 informații si preiau de la acest nivel comenzi pe care le transmit nivelului 3 (elemente de execuție); aceste PLC-uri controlează utilajele mari ale centralei:

– turbina si generatorul (cu control propriu supravegheat de la distanta prin satelit si conectata prin ETHERNET la PLC livrat de IPA),

– compresorul de gaz (cu control propriu si conectat prin ETHERNET la PLC livrat de IPA ;

– cazanul principal (controlat si monitorizat de PLC livrat de IPA);

– cazanul auxiliar (controlat si monitorizat de PLC livrat de IPA);

– schimbătoarele de căldura nr. 1, 2 si 3 (controlate si monitorizate de PLC livrat de IPA);

– instalații auxiliare (vane, supape, pompe, etc) (controlate si monitorizate de PLC livrat de IPA).

Pentru nivelul 2, IPA a livrat un dulap de automatizare conținând un automat programabil PLC compus dintr-o unitate centrala de mare putere CPU 416 Siemens si 5 sertare S7-300 Siemens care cuprind 35 module de achiziție, prelucrare si transmisie a parametrilor tehnici din instalații. Comunicația cu celelalte PLC-uri din centrala se face prin module procesor de comunicație si fibra optica (prin switch-uri conectate prin ETHERNET). Comunicatia intre sertare se face prin PROFIBUS cu ajutorul unor module de comunicatie.

– nivelul 3: ELEMENTE DE CÂMP alcătuite din trei categorii:

– elemente de culegere date (traductoare) care au rolul de a culege date despre parametrii tehnici de proces (presiune, temperatura, nivel, debit, putere electrica, etc.), le convertesc in semnal electric (de curent: 4-20mA) si le transmit la nivelul 2 (PLC-uri);

– elemente de transfer date de la nivelul 3 către nivelul 2 (cabluri de semnal, cabluri PROFIBUS, switch-uri de transmisie date via ETHERNET, etc.);

– elemente de execuție care preiau comenzi de la PLC-uri din nivel 2 si le executa după care confirma la nivel 2 executarea comenzii.

NOTĂ: In cadrul proiectului de față nivelul 3 este asigurat de către beneficiar si nu face obiectul prezentului contract.

1.5. Programul de derulare a lucrărilor

Conform contractului încheiat se derulează următoarele etape:

– proiectare;

– execuție echipament;

– testarea subansamblelor si a ansamblului echipament;

– montajul echipamentului;

– racordarea echipamentului;

– punerea in funcțiune a sistemului.

2. DESCRIEREA INSTALAȚIEI

NOTĂ: Descrierea de mai jos este preluată in general de la beneficiar.

2.1. DESCRIERE GENERALĂ A FUNCȚIONĂRII NOULUI SISTEM GENERATOR AL UNITĂȚII 3

Instalații din noua generație de producere energie electrica

Unitatea 3, care face parte din noua generație de instalații de producere a energiei electrice, considerată ca o extindere a Electrocentralei CET Bacău, România, are o capacitate electrică de generare a 17.0 MVA sau 14,0 MW. Odată cu producerea de energie electrică, se produce și energie termică folosind gazele arse rezultate din turbogenerator, gaze ce trec printr-un cazan de recuperare. Capacitatea de generare a energiei termice este de 22.0 MWth.

Controlul furnizării energiei electrice este realizat de unitatea de reglare-control a turbogeneratorului (GTU) cu indicativ U3 CBC01. Controlul este realizat cu automate programabile (PLC) configurate software pentru operare în regim autonom față de toate celelalte sisteme de control și reglare, prescrierea (setpoint) de energie ce se produce fiind stabilită manual, de către operator (dispecer).

Combustibilul folosit de turbogenerator este gazul natural care este adus la o presiune de 26,0 bar g de o unitate de comprimare (compresor) – (GCU) cu indicativ U3 CBC11.

Ținând cont că producerea de energie electrică este prioritară, producerea de agent termic, respectiv de energie termică este dependentă de debitul de gaze rezultate de la turbogenerator, respectiv de energia electrică debitată de acesta în sistem.

Controlul cazanului de recuperare a gazelor arse de la turbogeneratoare este folosit un automat programabil (PLC) cu indicativ U3 CBC21.

2.2. SISTEMUL DE RECUPERARE GAZE ARSE ȘI DE PREPARARE AGENT TERMIC

A. DESCRIERE GENERALĂ A SISTEMULUI DE RECUPERARE GAZE ARSE ȘI DE PREPARARE AGENT TERMIC

Sistemul de extracție a gazelor arse în turbogeneratoare este realizat de un cazan de apă caldă care se comportă ca un schimbător de căldură ce are un circuit primar în care circulă gazele arse și un circuit secundar în care circulă apa.

Circuitul secundar al acestui cazan va livra agentul termic primar care va circula prin 3 schimbătoare de căldură a căror circuit secundar va fi racordat la rețeaua de apă caldă a municipiului Bacău.

Temperatura agentului termic primar furnizat de cazanul de recuperare va fi de 105°C pe tur și 85°C pe retur având pe întregul circuit o presiune de 4,5 bar g.

Capacitatea nominală de generare a agentului termic de către cazanul de recuperare este de 22,0 MWth în cazul în care turbogeneratorul funcționează la o capacitate de 100%.

Structura sistemului termomecanic este prezentată în Diagrama P&I, desen CHP. BC. A12.0.

B. SISTEMUL DE CONTROL ȘI REGLARE A CAZANULUI DE RECUPERARE

Extragerea gazelor arse furnizate de turbogenerator va fi maximă, transferul de căldură în agent termic furnizat în rețeaua de termoficare a municipiului Bacău efectuându-se pentru o temperatură de 95°C pe tur și cca 75°C pe retur. La aceste temperaturi se realizează o energie termică de 25 MWth la un debit de 1,080 m3/h.

Controlul temperaturii agentului termic furnizat se va face funcție de temperatura principală de ieșire a cazanului de recuperare (temperatură măsurată de traductorul U3 NDA01 CT003) pentru reglarea în buclă (U3 NDA01 DT003) va comanda vanele automate de pe circuitele primare ale cazanului de recuperare.

Controlul cazanului de recuperare și a parametrilor agentului termic furnizat în rețeaua de termoficare va fi completat de un control automat a parametrilor pe circuitele fiecărui schimbător de căldură.

Înainte de pornirea cazanului de recuperare, cel puțin unul din cele trei circuite cu schimbători de căldură -U3 NDD01, U3 NDD02 sau / și U3 NDD03 trebuie să fie în funcțiune. Sistemul celor 3 schimbătoare de căldură este considerat pentru o operare redundantă 2+1, aceasta însemnând că vor funcționa unul sau două schimbătoare de căldură, cel de-al treilea fiind considerat rezervă și va fi introdus în mod automat în cazul în care unul din cele două în funcțiune intră în avarie furnizând un semnal de oprire avarie.

Controlul introducerii gazelor arse în cazanul de recuperare este limitat. În cazul în care temperatura apei calde la ieșirea din cazanul de recuperare depășește 110°C, se vor închide clapeții pe circuitul de gaze intrare cazan.

B.1. CAZANUL PRINCIPAL DE RECUPERARE U3 MBR01 BB001

B.1.1. Descriere generală

Gazele arse provenite de la turbogenerator sunt introduce în cazanul de recuperare U3 MBR01 BB001. Funcție de cererea de agent termic pentru rețeaua de termoficare a orașului, gazele arse sunt dirijate către cazanul de recuperare sau pe bypass, către coșul de evacuare în atmosferă.

Astfel pentru a se realiza acest control, cei doi clapeți pe gaze (unul către cazanul de recuperare și celălalt pe bypass, către coșul de evacuare în atmosferă) vor funcționa în mod invers la aceeași comandă.

Principalele caracteristici tehnice:

– Debitul nominal al gazelor arse la intrare 179,280 Nm3/h (la o putere de 15.58 MW a turbogeneratorului).

– Temperatura gazelor arse la intrare 540°C

– Energia termică extrasă este de până la 22,0 MWth (la o putere nominală a turbogeneratorului, temperatura gazelor arse la intrare este de 501°C iar la ieșire de 92°C).

– Circuitele de agent termic (apă caldă):

– temperatura nominală tur θSF = 105°C

– temperatura nominală retur θRF = 85°C

– debitul nominal QN = 950 m3/h

– energie termică nominală la ieșire: EN 22.0 MWth la o diferență de temperatură : 20 K (θSF – θRF)

În timpul funcționării turbogeneratoarelor, se consideră că se extrage un maxim posibil de energie din gazele arse pentru agentul termic furnizat, astfel că poziția clapetului de gaze la intrare în cazan este complet deschis iar cel de pe bypass, către coșul de evacuare în atmosferă este închis. Numai în cazul reducerii cerinței de agent termic pentru rețeaua de termoficare a orașului, va apare o reducere a debitului de gaze arse la intrarea în cazanul de recuperare.

Dacă din anumite motive se ajunge la situația în care se bypasează cazanul de recuperare, clapetul de pe circuitul de gaze arse la intrare complet închis, va mai rămâne un debit minim de intrare în cazan corespunzând la 1% din debitul maxim deci o putere calorică de cca 220 kW.

Pentru a preveni o creștere excesivă a temperaturii agentului termic, la ieșirea din cazanul de recuperare este prevăzut un sistem de răcire de urgență.

B.1.2. Principalele componente ale cazanului de recuperare U3 MBR01 BB001

– Clapet automat pentru gazele de intrare în cazanul de recuperare – U3 MBR01 AA050

– Clapet automat pentru gazele ce bypasează cazanul de recuperare, către coșul de gaze U3 MBR01 AA051

– Vană automată (CV) pe circuitul de răcire urgență ieșire cazan – U3 PCA01 AA001

– Pompă pe circitul de răcire urgență ieșire cazan – U3 PCA01 AP001

– Ventilatoare răcire 1 – U3 PCA01 AN001

– Ventilatoare răcire 2 – U3 PCA01 AN002

– Traductor temperatură ieșire cazan – U3 NDA01 CT003

– Traductor debit ieșire cazan – U3 NDB01 CF001

Aceste elemente pot fi găsite în Diagrama P&I, desen CHP. BC. A12.0.

B.1.3. PREZENTAREA DIAGRAMELOR DE CONTROL

Cazanul de recuperare poate fi controlat în următoarele moduri:

Modul OPRIT – Cazanul este în mod OPRIT dacă sunt îndeplinite următoarele condiții:

– Clapetul de gaze intrare cazan – U3 MBR01 AA050 – 0 % DESCHIS (=ÎNCHIS)

– Clapetul de gaze bypasare cazan, către coș – U3 MBR01 AA051 – 100 % DESCHIS

Dacă turbogeneratorul este în funcțiune, sistemul de răcire de urgență trebuie să fie pregătit de pornire, aceasta depinzând de temperatura de ieșire din cazan.

– Dacă temperatura de la ieșirea principală din cazan – U3 NDA01 CT003 > 110 °C, atunci:

– Vana automată pe circuitul de răcire de urgență – U3 PCA01 AA001: 100% DESCHISA DESCHISĂ (comandă20 mA) – 100%

– Pompa pe circuitul de răcire urgență ieșire cazan U3 PCA01 AP001: PORNITĂ

– Ventilator răcire 1 – U3 PCA01 AN001: PORNIT

– Ventilator răcire 2 – U3 PCA01 AN002: PORNIT

b. SECVENȚA DE PORNIRE – pentru pornirea cazanului din starea STOP, trebuie îndeplinite următoarele condiții:

– cel puțin unul din schimbătoarele de căldură – U3 NDD01, U3 NDD02 sau / și U3 NDD03 (acestea se pornesc manual de operator) să fie în starea de FUNCȚIONARE sau SECVENȚĂ PORNIRE

– Debitul de ieșire din cazan – U3 NDB01 CF001 > 150 m3/h

Dacă sunt îndeplinite condițiile de mai sus, SECVENȚA DE PORNIRE începe astfel:

– Clapetul de gaze intrare cazan – U3 MBR01 AA050 se deschide către 100%

– Clapetul de gaze bypasare cazan, către coș – U3 MBR01 AA051 se închide către 0%

– Activarea regulatorului de limită maxima temperatură ieșire U3 NDA01 DT003H este în mod ACTIV (MODUL – ON) (dacă U3 NDA01 CT003 > 110°C → regulatorul va închide U3 MBR01 AA050 și va deschide U3 MBR01 AA051)

Când aceste condiții sunt îndeplinite, cazanul de recuperare trece în modul GENERARE.

Mod de funcționare normal – GENERARE

Acest mod este realizat dacă:

– cel puțin unul din cele trei circuite cu schimbători de căldură -U3 NDD01, U3 NDD02 sau / și U3 NDD03 este în FUNCȚIUNE

– Debitul de ieșire din cazan – U3 NDB01 CF001 > 150 m3/h

– Clapetul de gaze intrare cazan – U3 MBR01 AA050 este deschis > 95%, (cu excepția activării limitei maxime de deschidere dată de regulator)

– Clapetul de gaze bypasare cazan, către coș – U3 MBR01 AA051 închis < 5%, (cu excepția activării limitei min de închidere dată de regulator)

– Activarea regulatorului de limită maxima temperatură ieșire U3 NDA01 DT003H este în mod ACTIV (MODUL – ON)(dacă U3 NDA01 CT003 > 110°C → regulatorul va închide U3 MBR01 AA050 și va deschide U3 MBR01 AA051)

d. SECVENȚA DE OPRIRE – pentru trecerea cazanului din modul de funcționare normal GENERARE în modul OPRIT, se derulează secvențele următoare:

– Clapetul de gaze bypasare cazan, către coș U3 MBR01 AA051 se deschide către 100%

– Clapetul de gaze intrare cazan U3 MBR01 AA050 se închide către 0%

– Cel puțin unul din cele trei circuite cu schimbători de căldură U3 NDD01, U3 NDD02 sau / și U3 NDD03 rămâne în funcțiune până când clapeții sus menționați ajung în poziția finală.

– Debitul de ieșire din cazan U3 NDB01 CF001 > 150 m3/h

Secvențele de mai sus se desfășoară pana când se îndeplinesc următoarele condiții:

– temperatura la ieșirea din cazan U3 NDA01 CT003 < 97,5 °C

– circuitul de răcire de urgență rămâne în starea GATA DE PORNIRE ca în secvența a).

B.1.4. MODUL DE CONTROL

a. Controlul temperaturii pe circuitul secundar (ieșire) al schimbătoarelor de căldură cu acțiune pe circuitul Primar (intrare)

Funcționarea schimbătoarelor de căldură este realizată printr-un control al temperaturii apei (agentului termic) la ieșirea din schimbător U3 NDA01 CT003 (circuitul secundar). Aceasta se realizează când clapetul de gaze intrare cazan U3 MBR01 AA050 este deschis în poziție de 100% iar clapetul de gaze bypasare cazan, către coș U3 MBR01 AA051 este închis în poziție de 0%. Regulatorul de temperatură U3 NDA01 DT003 menține temperatura apei la ieșirea din schimbător la o valoare prescrisă de 105°C comandând vanele automate din circuitul primar (intrare) a schimbătoarelor (U3 NDD01, U3 NDD02 sau/și U3 NDD03) . Dacă temperatura crește peste valoarea prescrisă, semnalul de ieșire a regulatorului (y) care este comandă pentru vanele automate, (U3 NDD01 AA050, U3 NDD02 AA050 sau/și U3 NDD03 AA050) crește pentru a asigura un debit mai mare prin schimbătoarele de căldură.

Modul de reglare în buclă închisă este prezentat în desenul de mai jos(indicele regulatorului fiind U3 NDA01 DT003):

Fig. 1. Controlul temperaturii pe circuitul secundar (ieșire) al schimbătoarelor de căldură cu acțiune pe circuitul Primar (intrare)

Dacă vanele automate din circuitul (circuitele) primare ale schimbătoarelor sunt complet deschise (100%), sau acestea sunt în poziția de maxim limitată de regulatoarele de pe circuitul secundar și temperatura reglată crește în continuare, controlerul pentru limitare U3 NDA01 DT003H intervine și închide parțial clapetul automat de pe circuitul de gaze intrare cazan U3 MBR01 AA050 și va deschide în mod proporțional clapetul automat pe circuitul de bypasare cazan, către coș evacuare U3 MBR01 AA051, pentru a reduce debitul de gaze la intrarea cazanului.

Regulatorul de limitare a temperaturii la ieșirea din cazan cu acțiune asupra clapeților de pe circuitele de gaze arse a cazanului.

În funcționare normală, regim automat al regulatorului de temperatură U3 NDA01 DT003 se va asigura un schimb de căldură suficient acționându-se asupra reglării pe fiecare schimbător de căldură. Dacă acest schimb de căldură nu asigură menținerea temperaturii la ieșirea din cazan sub o valoare prescrisă maxim de 110°C, regulatorul de limitare U3 NDA01 DT003H va scade limita debitului de introducere a gazelor în cazan prin acționarea asupra clapetului de pe circuitul de intrare cazan U3 MBR01 AA050 (închizându-l) și a clapetului pe circuitul de bypass U3 MBR01 AA051 (deschizându-l).

În desenul de mai jos este prezentat modul de funcționare a acestui regulator (U3 NDA01 DT003H):

B.2. INTERBLOCAJE

a. Sistemul de răcire de urgență

În modul de control STOP al cazanului de recuperare există un sistem de răcire de urgență activ pentru a compensa intrarea gazelor arse (scăpări datorate neetanșeității) în cazan în poziția de închis a clapetului de pe circuitul de intrare gaze cazan. Așa cum s-a prezentat în paragraful B.2.-a. Modul OPRIT, sistemul de răcire de urgență intră automat în funcțiune când cazanul este în modul de lucru OPRIT și temperatura U3 NDA01 CT003 este peste 110 °C.

Modul automat de operare a sistemului de răcire de urgență se realizează prin urmatoarele:

– Vana automată pe circuitul de răcire de urgență: U3 PCA01 AA001 – DESCHISA 100% (comanda 20 mA)

– Pompă pe circuitul de răcire urgență ieșire cazan: U3 PCA01 AP001 – PORNITĂ

– Ventilator răcire 1: U3 PCA01 AN001- PORNIT

– Ventilator răcire 2: U3 PCA01 AN002- PORNIT

Sistemul de răcire de urgență va fi dezactivat automat dacă temperature U3 NDA01 CT003 va scădea sub valoarea minimă de urgență de 95°C.

b. Controlul clapeților pe circuitele de gaze arse

În modul automat de funcționare a cazanului de recuperare comenzile date celor doi clapeți de intrare U3 MBR01 AA050 și bypass U3 MBR01 AA051 sunt de valori inverse ca în diagrama de mai jos:

B.3. Documentația anexată

Descrierea funcționării și modul de control și reglare se regăsesc în următoarele documente:

– P&ID – cazanul de recuperare desen CHP. BC. A12.0.

– Lista consumatorilor electrici, Rev. 03 (24 August, 2006)

– Lista instrumentației de măsură și control, Rev. 03 (25 August, 2006)

B.4 Schema simplificată a diagramei P&I-Cazan de recuperare U3 MBR01 BB001

C. SCHIMBĂTOARELE DE CĂLDURĂ: U3 NDD01, U3 NDD02, U3 NDD03

C.1. Descriere generală

Energia termică a apei calde (agent primar) este asigurată prin circulația prin cazanul de recuperare U3 MBR01 BB001 și în cazul unei cerințe maxime se asigură și prin funcționarea cazanului de apă fierbinte convențional auxiliar U3 HMA11 BB001 și va fi transmisă prin intermediul a 3 unități de schimb de căldură către sistemul de termoficare a municipiului Bacău. Capacitatea nominală a fiecărui schimbător este de 12,5 MWth. Corespunzător unei energii termice nominale furnizate prin cazanul de recuperare și cazanul convențional auxiliar de 25.0 MWth repartizați astfel: funcționarea a două schimbătoare de căldură la capacitate (2 x 50% din capacitatea cazanului de recuperare) și un schimbător cu funcționare redundantă (50% din capacitatea cazanului de recuperare).

Datele tehnice a schimbătoarelor de căldură :

– Capacitatea nominală de transfer – 12.5 MWth la un debit nominal de 540 m3/h și o diferență de temperatură tur-retur de 20 K

– Circuitul primar:

– Debitul nominal : 540 m3/h

– Temperatura de intrare: +105 °C (de la ieșirea cazanului)

– Temperatura de ieșire: 85 °C (de la ieșirea cazanului)

– Circuitul secundar :

– Debitul nominal : 540 m3/h

– Temperatura de intrare: +105 °C (circuit retur din rețeaua de termoficare)

– Temperatura de ieșire: 85 °C (circuit tur pentru rețeaua de termoficare)

Conform sistemului de operare redundant al celor 3 schimbătoare de căldură (2+1), este necesar ca:

Să fie în funcțiune cel puțin un schimbător de căldură

sau

Să fie în funcțiune maxim 2 schimbătoare de căldură, unul fiind gata de pornire pentru cazuri extreme cum ar fi căderea echipamentelor de pe o linie de schimbător de căldură aflată în funcționare.

Modul de funcționare cu unul sau două schimbătoare de căldură este dictat de cererea de agent termic pentru rețeaua de termoficare a orașului Bacău și cu prioritate mai mare este dată de capacitatea de furnizare a gazelor arse de la turbogenerator.

Cantitatea de căldură generată de cazanul de recuperare în urma preluării gazelor arse de la turbogenerator va fi livrată către rețeaua de termoficare fără a ține cont de ultimele cerințe de căldură.

Pornirea și oprirea schimbătoarelor de căldură se face manual, de către personalul operator al Centralei, intrarea sau ieșirea din funcționare în mod automat nu este recomandată.

Singura intrare automată în circuit este făcută de un schimbător de căldură aflat în condiții de așteptare în momentul când un schimbător aflat în funcționare intră în avarie și se oprește.

În prezentarea de mai jos se consideră că schimbătorul de căldură U3 NDD01 va fi în starea de funcționare iar modul de control, interblocaje, vor fi valabile pentru celelalte două schimbătoare U3 NDD02 si U3 NDD03.

C.2. Elementele componente ale circuitelor schmbătoarelor de căldură U3 NDD01, U3 NDD02 și U3 NDD03.

– Pompa circuitului primar: U3 NDD01 AP001

– Pompa circuitului secundar: U3 NDD01 AP002

– Vana automată pentru circuitul primar: U3 NDD01 AA050

– Vana automată bypass pe circuitul primar: U3 NDD01 AA051

– Vana automată pentru circuitul secundar: U3 NDD01 AA060

– Vana automată bypass pe circuitul secundar: U3 NDD01 AA061

– Temperatura apă caldă circuit primar retur: U3 NDD01 CT003

– Debit apă caldă circuit primar retur: U3 NDD01 CF001

– Energie termică apă caldă circuit primar: U3 NDD01 CF901

– Temperatura apă caldă circuit secundar tur : U3 NDD01 CT013

– Debit apă caldă circuit secundar tur: U3 NDD01 CF011

– Energie termică apă caldă circuit secundar: U3 NDD01 CF911

Aceste elemente pot fi găsite în Diagrama P&I, desen CHP. BC. A12.0.

C.3. Descrierea diagramelor de control

Pentru controlul funcționării schimbătoarelor de căldură (SC) sunt următoarele moduri:

a. Modul OPRIT

SC este în modul OPRIT dacă sunt îndeplinite:

– Pompa circuitului primar : U3 NDD01 AP001 – OPRITĂ

– Pompa circuitului secundar : U3 NDD01 AP002 – OPRITĂ

– Vana automată pentru retur circuitul primar: U3 NDD01 AA050 – 0% (închisă total)

– Vana automată bypass pentru circuitul primar: U3 NDD01 AA051 – 100% (deschisă total)

– Reglare temperatură: U3 NDA01 DT003 (ieșire principală cazan) – inactiv U3 NDD01

– Vana automată pentru circuitul secundar: U3 NDD01 AA060 – 0% (închisă total)

– Vana automată bypass pe circuitul secundar: U3 NDD01 AA061 – 100% (deschisă total)

– Reglare temperatură: U3 NDD01 DT013 (ieșire din SC-circ secundar) – INACTIV (OFF)

Modul de funcționare OPRIT înseamnă că nu este o cerere imediată de conectare a SC. Următorul pas al acestui mod este trecerea SC în MOD AȘTEPTARE (‘standby-mode’).

Modul de AȘTEPTARE

Dacă SC nu este ales ca unitate activă, deci este unitate redundantă care înlocuiește oricare din SC active, intrat în avarie funcționare, acest SC trebuie să se găsească în modul AȘTEPTARE, având elementele circuitelor lui în următoarele stări:

– Pompa circuitului primar: U3 NDD01 AP001 – OPRITĂ/GATA DE PORNIRE

– Pompa circuitului secundar – U3 NDD01 AP002 – OPRITĂ/GATA DE PORNIRE

– Vana automată pentru retur circuitul primar – U3 NDD01 AA050 – 0% (gata de funcț.)

– Vana automată bypass pentru circuitul primar – U3 NDD01 AA051 – 100% (gata de funcț.)

– Reglare temperatură: U3 NDA01 DT003 (ieșire principală cazan) – inactiv U3 NDD01

– Vana automată pentru circuitul secundar: U3 NDD01 AA060 – 5% (gata de fucț.)

– Vana automată bypass pe circuitul secundar: U3 NDD01 AA061 – 100% (gata de funcț.)

– Reglare temperatură: U3 NDD01 DT013 (ieșire din SC-circ secundar) – OPRIT (gata de funcț.)

Stările echipamentelor de OPRITĂ / GATA DE PORNIRE, 0% (gata de funcționare), OPRIT (gata de funcț.) indică faptul că acestea sunt în perfectă stare de funcționare și gata să treacă în mod de lucru automat când apare cerere din partea sistemului de control. Semnalul de alarmare “nederanjat” indică faptul că echipamentul respectiv sau modulul MCC poate fi considerat în INTERBLOCAJ GATA DE PORNIRE.

c. Secvența de PORNIRE

Pornirea unui SC poate fi făcută in doua moduri:

– manual printr-o comandă de START făcută de personalul operator în concordanță cu starea SC și cerințe

– automat – la căderea, intrarea în avarie a unui SC aflat în funcționare

Orice comandă de START pentru un SC poate fi dată numai dacă aceste se afla în modul de AȘTEPTARE – descrisă în paragraful b.

Secvența de pornire se desfășoară astfel:

– Vana automată pentru circuitul secundar U3 NDD01 AA060 se închide de la 5% la 0%

– Vana automată bypass pe circuitul secundar U3 NDD01 AA061 primește semnal de comandă cf. curbei de debit necesar (a se vedea graficul de mai jos)

– Pompa circuitului secundar U3 NDD01 AP002 – PORNITĂ

– După 10 sec. se verifică debitul minim în circuitul secundar al SC > MIN.

Prin contactul furnizat de floustat (flow switch) U3 NDD01 CF311 – (reglat la >100m3/h)

– Pompa circuitului primar: U3 NDD01 AP001 – PORNITĂ

– După 10 sec. se verifică debitul minim în circuitul secundar al SC > MIN.

Prin contactul furnizat de la floustat (flow switch) U3 NDD01 CF301 (reglat la >100m3/h)

– Vana automată pentru retur circuitul primar U3 NDD01 AA050 SE DESCHIDE până ce debitul circuitului primar al SC – U3 NDD01 CF001 este ≥ 200 m3/h

– Vana automată bypass pentru circuitul primar – U3 NDD01 AA051 primește semnal de comandă cf. curbei de debit necesar (a se vedea graficul de mai jos)

Se deschide (poziție urmărită de PLC) în concordanță cu deschiderea vanei automate pentru retur circuitul primar U3 NDD01 AA050

Reglare temperatură U3 NDD01 DT013 (ieșire din SC-circ secundar) – intră în OPERARE CONTROL

Semnalul de comandă a regulatorului (y) va acționa asupra vanei automate de pe ieșirea circuitului secundar al SC – U3 NDD01 AA060;

Dacă temperatura de ieșire pe circuitul secundar U3 NDD01 CT013 – crește, vana automată se deschide și temperatura va scădea datorită creșterii de debit (U3 NDD01 CF011).

Valoarea prescrisă pentru acest regulator U3 NDD01 DT013 este de +95.0°C.

– Temperatura de intrare în circuitul primar U3 NDD01 CT001 ≥ 100°C

Egală cu temperatura de ieșire a cazanului de recuperare U3 NDA01 CT003

– dacă U3 NDD01 CT001 este ≥ 100°C –

Atunci

Reglare temperatură – U3 NDA01 DT003 (ieșire principală cazan) – intră în OPERARE CONTROL

Semnalul de comandă a regulatorului (y) va acționa asupra vanei automate de la ieșirea circuitului primar (retur) – U3 NDD01 AA050

Dacă temperatura de pe ieșirea cazanului U3 NDA01 CT003 crește, vana automată se deschide și temperatura va scădea datorită creșterii debitului (U3 NDD01 CF001).

Valoarea prescrisă pentru regulatorul U3 NDA01 DT003 este de +105.0°C.

Suplimentar pe această buclă de reglare sunt prevăzute 2 limite între care lucrează regulatorul. Dacă temperatura de ieșire de pe circuitul secundar– U3 NDD01 CT013 –iese dintr-un domeniu de 92.5°C până la 97.5°C regulatorul de limitare U3 NDD01 DT013H va acționa pentru închiderea vanei automate U3 NDD01 AA050 dacă T > 97.5 °C și ca limitare pentru controlul U3 NDD01 DT013L va acționa pentru deschiderea U3 NDD01 AA050 dacă T < 92.5 °C.

d. Modul OPERARE

Când se derulează secvența de pornire și ambele regulatoare de temperatură U3 NDA01 DT003 împreună cu reglările de limite min și max U3 NDD01 DT013H și U3 NDD01 DT013L și U3 NDD01 DT013 – sunt în OPERARE CONTROL, schimbătorul de căldură U3 NDD01 este în modul OPERARE. Elementele sunt în următoarele stări:

– Vana automată circuit secundar U3 NDD01 AA060 – în OPERARE CONTROL

– Vana automată bypass pentru circuitul secundar U3 NDD01 AA061 deschisă cf. debitului U3 NDD01 CF011

– Pompa circuitului secundar U3 NDD01 AP002 – PORNITĂ

– debitul minim pe circuitul secundar U3 NDD01 CF311 > MIN. (>100m3/h)

– Vana automată bypass pentru circuitul primar U3 NDD01 AA051 deschisă cf. debitului U3 NDD01 CF001

– Regulatorul de temperatură U3 NDD01 DT013 in OPERARE CONTROL

Ieșirea (y) acționează asupra vanei automate de pe circuitul secundar U3 NDD01 AA060

– Pompa circuitului primar U3 NDD01 AP001 – PORNITĂ

– Debitul minim pe circuitul primar – U3 NDD01 CF301 > MIN. (>100m3/h)

– Regulatorul de temperatură U3 NDA01 DT003 – în OPERARE CONTROL

Ieșirea (y) acționează asupra vanei automate de pe circuitul secundar U3 NDD01 AA050 inclusiv cele două regulatoare de limită U3 NDD01 DT013H și U3 NDD01 DT013L în OPERARE CONTROL

Ambele vane automate pe bypass circuit primar și pe circuit secundar nu sunt în buclă de reglare dar sunt comandate cf. diagramei de mai jos:

Vana automată pe bypass circuit primar U3 NDD01 AA051 este comandată funcție de debitul da ieșire U3 NDD01 CF001

Aceste corelări între debite și vanele de bypass vor fi valabile în oricare din modurile de operare SC nefiind specifice numai modului OPERARE.

Secvența de OPRIRE

După secvențele de PORNIRE; modul OPERARE, poate avea loc secvența de OPRIRE. Comanda de oprire a SC poate fi:

– manual de către personalul operator în cu posibilitățile și cerințele pentru SC

– automat datorată defectării unuia din elementele circuitului SC

Următoarele etape programate ale secvenței de OPRIRE:

– regulatorul de temperatură U3 NDA01 DT003 (ieșire cazan) (valabil numai pentru SC U3 NDD01) – trece în OPERARE CONTROL STOP

– Vana automată circuit primar– U3 NDD01 AA050 ÎNCHISĂ se va închide până la 0% după o rampă de coborâre

– regulatoarele de limitare U3 NDD01 DT013H și U3 NDD01 DT013L (dacă au acționat asupra vanei automate U3 NDD01 AA050) – trece în OPERARE CONTROL STOP

– Vana automată bypass din circuitul primar – U3 NDD01 AA051comandată cf. graficului de variație a debitului (datorită scăderii debitului, vana se va deschide)

– Pompa circuitul primar – U3 NDD01 AP001 rămâne în funcțiune încă 5 min.

– Regulatorul de temperatură – U3 NDD01 DT013 (ieșire circuit secundar) – rămâne în OPERARE CONTROL

Ieșirea de semnal (y) va acționa asupra vanei de ieșire circuit secundar U3 NDD01 AA060

Datorită existenței apei calde în circuitul primar, regulatorul va închide treptat vana U3 NDD01 AA060 până când se extrage toată energia din schimbător moment în care U3 NDD01 AA060 va fi închisă total.

Valoarea prescrisă a regulatorului U3 NDD01 DT013 rămâne la +95.0°C.

– Vana automată de pe ieșire SC U3 NDD01 AA060 va fi < 5% DESCHISĂ

– Regulatorul de temperatură – U3 NDD01 DT013 (ieșire secundar va fi OPRIT)

– Vana automată pe bypass circuit secundar- U3 NDD01 AA061 comandată cf. graficului de variație a debitului (datorită scăderii debitului, vana se va deschide)

– Pompa din circuitul secundar- U3 NDD01 AP002 rămâne în funcțiune încă 5 min.

– Pompa din circuitul primar- U3 NDD01 AP001 se oprește după 5 min. (circulație pe bypass)

Când toate elementele SC sunt în starea OPRIT și fără defecțiuni, SC trece în starea de AȘTEPTARE (stand by). Pentru intervenții la elementele circuitului SC este necesară trecerea în modul OPRIT.

C.4. MODUL DE CONTROL

a. Reglarea temperaturii în circuitul primar

Temperatura de intrare în SC este egală cu cea d la ieșirea cazanului de recuperare, modul de control fiind același cu cel prezentat în cap. B.1.4.- modul de control a cazanului recuperator.

Buclele de reglare – U3 NDA01 DT003 funcționează pe toate SC aflate în regim de OPERARE.

Semnalul de comandă a acestor regulatoare pentru vanele automate din circuitul primar va fi la fel pentru toate SC. Dacă temperatura la ieșirea din cazan – U3 NDA01 CT003 – egală cu cea din primarul SC crește, regulatorul dă comandă vanei de pe circ. primar U3 NDD01 AA050 să se deschidă. Dacă temp. scade, regulatorul comandă închiderea vane, pentru a se menține valoarea prescrisă a temperaturii.

Pe această buclă mai sunt 2 regulatoare de limitare U3 NDD01 DT013H și U3 NDD01 DT013L, care depind de temperatura în circuitul secundar al SCși va crește sau scade poziția vanei U3 NDD01 AA050. Dacă temperatura în circuitul secundar crește peste +97.5°C, regulatorul NDD01 DT013Hva limita această temperatură și va închide vana U3 NDD01 AA050. Dacă temperatura scade sub 92.5°C regulatorul U3 NDD01 DT013L va limita scăderea și va deschide vana U3 NDD01 AA050.

În timpul funcționării normale a SC, regulatorul U3 NDA01 DT003 menține temperatura la valoarea setată de 105°C astfel că regulatoarele de limitare nu acționează asupra vanei din circ. primar NDD01 AA050 atâta timp cât temperatura U3 NDD01 CT013 este în limitele 92.5°C… 97.5°C.

Mai jos se prezintă diagrama cu modul de reglare (regulator U3 NDA01 DT003):

b. Reglarea temperaturii pe circuitul secundar al SC

Temperatura pe circuitul secundar de ieșire al SC se va regal la +95°C, pentru a se furniza agent termic la temperatură constantă în rețeaua de termoficare a orașului. Un control direct al capacității de transfer SC nu se realizează, cu toate acestea transferul SC va fi reglat indirect prin reglarea temperaturii în circuitul secundar. Funcție de temperatura de pe returul rețelei de termoficare se va face o reglare dependentă de delta T a debitelor. Dacă temp. pe retur este +75°C, regulatorul de temperatură – U3 NDD01 DT013 din circuitul secundar al SC va produce o creștere a capacității SC. Dacă furnizarea se face la o temperatură sub cea prescrisă, regulatorul va reduce debitul pe circuitul secundar.

Regulatorul de temperatură U3 NDD01 DT013 acționează asupra vanei automate din circuitul secundar al SC, U3 NDD01 AA060. La creșterea temperaturii vana se va deschide iar la scădere se va închide. Vana automată pe bypass circuit secundar nu va fi controlată direct, ea va fi în interdependență cu debitul măsurat de U3 NDD01 CF011, conform diagramei prezentate la C.3.d.

Schema de reglare (U3 NDD01 DT013) este prezentată mai jos:

În plus față de reglarea de temperatură din circuitul secundar mai sunt două regulatoare de limitare, care intervin în cazul depășirii limitelor de acționare, acționând asupra vanelor automate din circuitul primar U3 NDD01 AA050.

C.5. INTERBLOCAJE

a. Flaustat (flow switch)în circuitul primar al SC

În timpul funcționării SC este necesar a se asigura un debit minim în circuitul primar, supraveghere făcută de un flaustat U3 NDD01 CF301. Acest debit minim este de 100 m3/h. Datorită controlului debitelor (prin reglarea temperaturilor) se va asigura un debit de cca 500 la 540 m3/h când pompa de pe circuitul primar U3 NDD01 AP001 este pornită.

Interblocajul necesar este ca să se asigure un debit minim de 100 m3/h după ce pornește pompa U3 NDD01 AP001 cu o întârziere de 15 sec. dacă nu se obține debitul minim, SC trece în stare de avarie, la fel dacă nu se menține un debit minim pe un interval de 5 secunde.

b. Flaustat (flow switch) în circuitul secundar al SC

În timpul funcționării SC este necesar a se asigura un debit minim în circuitul secundar, supraveghere făcută de un flaustat U3 NDD01 CF311. Acest debit minim este de 100 m3/h. Datorită controlului debitelor (prin reglarea temperaturilor) se va asigura un debit de cca 500 la 540 m3/h când pompa de pe circuitul secundar U3 NDD01 AP002 este pornită.

Interblocajul necesar este ca să se asigure un debit minim de 100 m3/h după ce pornește pompa U3 NDD01 AP002 cu o întârziere de 15 sec. dacă nu se obține debitul minim, SC trece în stare de avarie, la fel dacă nu se menține un debit minim pe un interval de 5 secunde

c. Termostatul pe ieșirea circuitului secundar al SC

În timpul funcționării temperatura pe circuitul secundar este reglată de U3 NDD01 DT013. Pentru a se evita introducerea de abur în rețeaua de termoficare temperatura este supravegheată de termostatul U3 NDD01 CT311.

Dacă acesta detectează o temperatură of > 102° pentru cca. 4 sec., circuitul SC este deconectat, intrând în avarie.

C.6. Documentația anexată

Descrierea funcționării și modul de control și reglare se regăsesc în următoarele documente:

– P&ID – cazanul de recuperare desen CHP. BC. A12.0.

– Lista consumatorilor electrici, Rev. 03 (24 August, 2006)

– Lista instrumentației de măsură și control, Rev. 03 (25 August, 2006)

CAZANUL DE APĂ CALDĂ AUXILIAR:

U3 HMA11 BB001

2.3.1. Descriere generală

În cazul în care capacitatea maximă a cazanului de recuperare nu este suficientă, cazanul auxiliar U3 HMA11 BB001 poate furniza până la 3.0 MWth apă caldă la 105°C.

Cazanul de recuperare este monitorizat de sistemul HMI prin U3 NDB01 CF901, indicare continuă a capacității la care lucrează de la 0 la 22.0 MWth. Personalul operator va urmării funcționare la capacitate a Centralei și în cazul în care este necesar va porni manual de pe sistemul HMI aflat în camera de comandă, cazanul auxiliar.

Cazanul auxiliar este echipat cu un panou de comandă local – PCL – U3 CBA11. Temperatura apei la ieșire va fi controlată independent și supervizată de automatul programabil (PLC: U3 CBC21). Debitul minim furnizat de cazanul auxiliar va fi de 50 m3/h iar debitul nominal este de 134 m3/h asigurând o capacitate de 3.0 MWth la o diferență de temperatură de 20 K.

Date tehnice:

Circuitul de apă caldă

temperatura nominală la ieșire θSF = 105°C

temperatura nominală la intrare θRF = 85°C

debit nominal: 134 m3/h

energie termică nominală 3.0 MWth la temp.: 20 K (θSF – θRF)

debit gaz natural la capacitate nominală 315 Nm3/h

2.3.2. Elementele principale ale cazanului auxiliar

Cazanul de apă caldă auxiliar U3 HMA11 BB001 cuprinde următoarele elemente ce intervin în automatizarea lui:

– Vana automată pe circuitul de apă caldă U3 HMA11 AA050

– Pompa de circulație U3 HMA11 AP001

– Debitmetru apă caldă U3 HMA11 CF001

– Panou de control local (PCL) U3 CBA11

– Temperatura ieșire U3 HMA11 CT003

– Vană automată alimentare gaz natural U3 HMA11 AA050

Aceste elemente pot fi găsite în Diagrama P&I, desen CHP. BC. A12.0.

2.3.3. Prezentarea diagramelor de control

Cazanul auxiliar este controlat printr-un panou de control local (PCL) care controlează arzătorul, și temperatura de la ieșire. Capacitatea de producere a energiei termice este controlată din exterior de automatul programabil U3 CBC21 prin intermediul controlului de debit, în următoarele moduri:

Modul OPRIT

Selectorul de mod de lucru este în poziția OPRIT, astfel că nu poate fi pornit prin comenzi externe, elementele fiind în starea:

– Panoul de comandă local – U3 CBA11: OPRIT

– Vana de alimentare gaz U3 HMA11 AA050: închisă 0%

– Regulatorul de temperatură U3 HMA11 DT003 (in U3 CBA11): OPRIT

– Vana automată pe ieșire – U3 HMA11 AA050: închisă 0%

– Pompa de circulație – U3 HMA11 AP001: OPRITĂ

– Debit minim apă caldă(>50 m3/h) – U3 CBA11 EB301: ‘1’ (H) or ‘0’ (L) (semnal de la U3 CBC21 pentru U3 CBA11)

– Semnal PORNIT/OPRIT de la PLC superior – U3 CBA11 EA301: ‘1’ (H) or ‘0’ (L) (semnal de la U3 CBC21 pentru U3 CBA11)

Indiferent de valorile semnalelor H sau L cazanul auxiliar nu este gata de pornire, este în starea OPRIT.

Modul AȘTEPTARE (stand by) – GATA DE PORNIRE

Selectorul modului de operare pe PCL este în poziția DISTANȚĂ / AUTOMAT și disponibil la o comandă de pornire, elementele fiind în starea:

– Panoul de comandă local – U3 CBA11: PORNIT

– Vana de alimentare gaz U3 HMA11 AA050: închisă 0% / GATA

– Vana automată pe ieșire – U3 HMA11 AA050: închisă 0% / GATA

– Pompa de circulație – U3 HMA11 AP001: OPRITĂ /GATA

– Debit minim apă caldă(>50 m3/h) – U3 CBA11 EB301: ‘0’ (L) (semnal de la U3 CBC21 pentru U3 CBA11)

– Semnal PORNIT/OPRIT de la PLC superior – U3 CBA11 EA301: ‘0’ (L) (semnal de la U3 CBC21 pentru U3 CBA11)

Stările închisă 0% / GATA și OPRITĂ /GATA înseamnă că echipamentele sunt oprite dar funcționale și gata de pornire la apariția comenzii de PORNIT.

Starea de NEDERANJAT înseamnă că elementul este gata în interblocare.

Secvența de START

Pornirea de la distanță prin comandă de la PLC (U3 CBC21) este posibilă numai dacă cazanul auxiliar este în starea de AȘTEPTARE (stand by) și are etapele:

– cazanul auxiliar U3 HMA11 BB001: în AȘTEPTARE (GATA)

– Panoul de comandă local – U3 CBA11: PORNIT

– Pompa de circulație – U3 HMA11 AP001: PORNITĂ

– Vana automată pe ieșire – U3 HMA11 AA050: în mod OPERARE CONTROL

– Reglare debit – U3 HMA11 DF001: PORNIT

– Debit minim apă caldă(>50 m3/h) – U3 CBA11 EB301: ‘1’ (H) (semnal de la U3 CBC21 pentru U3 CBA11)

– Semnal PORNIT/OPRIT de la PLC superior – U3 CBA11 EA301: ‘1’ (H) (semnal de la U3 CBC21 pentru U3 CBA11)

Următorii parametrii vor fi setați și controlați din PCL (U3 CBA11):

– Temperatura pe circ de ieșire U3 HMA11 DT003 (in U3 CBA11): PORNIT

– Comandă vană gaz natural – U3 HMA11 AA050: în mod OPERARE CONTROL

Când stările de mai sus sunt îndeplinite, cazanul auxiliar este în modul GENERARE.

Capacitatea de generare va fi controlată de regulatorul de debit– U3 HMA11 DF001 – cu o valoare prescrisă de 60 până la 140 m3/h sau echivalentul a 1.40 la 3.25 MWth pentru un delta T de 20K.

Modul de generare

Dacă s-au îndeplinit condițiile de pornire, cazanul trece în starea de GENERARE având următoarele caracteristici:

– Panoul de comandă local – U3 CBA11: PORNIT

– Pompa de circulație – U3 HMA11 AP001: PORNITĂ

– Vana automată pe ieșire – U3 HMA11 AA050: în mod OPERARE CONTROL

– Reglare debit – U3 HMA11 DF001: PORNIT

– Debit minim apă caldă(>50 m3/h) – U3 CBA11 EB301: ‘1’ (H)

(semnal de la U3 CBC21 pentru U3 CBA11)

– Semnal PORNIT/OPRIT de la PLC superior – U3 CBA11 EA301: ‘1’ (H) (semnal de la U3 CBC21 pentru U3 CBA11)

Următorii parametrii vor fi setați și controlați din PCL (U3 CBA11):

– Temperatura pe circ de ieșire U3 HMA11 DT003 (in U3 CBA11): PORNIT

– Comandă vană gaz natural – U3 HMA11 AA050: în mod OPERARE CONTROL

e. Secvența de OPRIRE

Trecerea în regim OPRIT se face fie prin comutarea selectorului de pe PCL în modul OPRIT sau de la distanță prin comandă de STOP pe HMI prin PLC U3 CBC21. Stările devenind:

– Semnal PORNIT/OPRIT de la PLC superior – U3 CBA11 EA301: ‘0’ (L) (semnal de la U3 CBC21 pentru U3 CBA11)

– Vana automată pe ieșire – U3 HMA11 AA050: se închide la 0% si reglarea de debit – U3 HMA11 DF001: peste 30 sec.

– dacă poziția vanei automate pe circuitul de ieșire U3 HMA11 AA050 este sub 10%: Pompa de circulație intra in STOP si Panoul de comandă local – U3 CBA11 rămâne PORNIT

Panoul de control local PCL (U3 CBA11) va opera independent de PLC (U3 CBC21) astfel că după trecerea în starea OPRIT, se schimbă stările:

– Regulatorul de temperatură – U3 HMA11 DT003 (in U3 CBA11): OPRIT

– Vana de gaz natural se închide total la 0%

2.3.4. Modul de control

a. Reglarea temperaturii la ieșirea din cazan acționând asupra arzătorului și a vanei de gaz natural

Când cazanul este în mod de operare, temperatura – U3 HMA11 CT003 este reglată de PCL. Această reglare locală U3 HMA11 DT003 acționează asupra arzătorului și vanei automate de gaz U3 EKA11 AA50. Valoarea prescrisă a acestui regulator este între 80°C și 120°C, uzual +105°C pentru a avea aceeași parametrii cu circuitele de pe cazanul de recuperare.

Datorită controlului propriu, nu este necesar program de supervizare a acestui regulator de către PLC U3 CBC21

b. Reglarea debitului apei calde

Capacitatea cazanului auxiliar este controlată prin reglarea debitului. Datorită autonomiei în funcționare, controlerul independent U3 CBA11face o reglare a debitului și prin aceasta o reglare a capacității de generare agent termic.

Regulare de debit se face cu traductorul de debit U3 HMA11 CF001 și vana automată U3 HMA11 AA050. Pompa de circulație U3 HMA11 AP001 funcționează la turație fixă. Valoarea prescrisă a debitului poate fi de la 60 la 140 m3/h sau echivalentul a 1.40 la 3.25 MWth pentru un delta T de 20K

Reglarea se face în sens pozitiv, astfel la o creștere de debit, vana automată se deschide, iar la o scădere de debit, vana automată se închide. Minimul de debit admis este de 50 m3/h, astfel se prevede o limitare în comanda vanei automate. Modul de reglare este prezentat mai jos (U3 HMA11 DF001).

2.3.5. Interblocaje

a. Debit minim

Minimul de debit admis este de 50 m3/h. Prin intermediul regulatoarelor U3 HMA11 DF001 și U3 HMA11 DF001L în cazul sesizării unui debit mai mic de 50 m3/h, toate elementele cazanului trec în starea OPRIT.

2.3.6. Documentația anexată

Descrierea funcționării și modul de control și reglare se regăsesc în următoarele documente:

– P&ID – cazanul de recuperare desen CHP. BC. A12.0.

– Lista consumatorilor electrici, Rev. 03 (24 August, 2006)

– Lista instrumentației de măsură și control, Rev. 03 (25 August, 2006)

2.4. UTILITĂȚI ȘI SISTEME AUXILIARE

2.4.1 SISTEMUL DE AER INSTRUMENTAL

A. Descriere generală

Pentru alimentarea cu aer instrumental în special a vanelor automate, clapeți de aer automați folosiți în proces la turbogenerator, cazan de recuperare, compresoare gaz și circuite încălzire, se vor folosi 2 compresoare de aer instrumental, fiecare echipat cu vas tampon. Presiunea nominală este de 6,0 bar g iar vasul tampon de capacitate 270 litri.

Datorită necesității funcționării continue a aparaturii alimentate cu aer instrumental, sistemul de producere este format din 2 compresoare (capacitate 100% + 100%).

Fiecare compresor este prevăzut cu un panou de operare local. Indexul pentru sistemul de aer instrumental este U3 QFA00.

Date tehnice:

– presiunea nominală 6 bar g

– capacitatea nominală 75 m3/h la presiunea de 7.25 bar g

– capacitate vas tampon 270 l

B. Elemente componente

Sistemul de aer instrumental, index U3 QFA00 este format din :

– compresor 1: U3 QFA00 AN001

– compresor 2: U3 QFA00 AN002

– vas tampon 1: U3 QFA00 BB001

– vas tampon 2: U3 QFA00 BB002

– Panou operator compresor 1: U3 CBA31

– Panou operator compresor 2: U3 CBA32

Aceste elemente pot fi găsite în Diagrama P&I, desen CHP. BC. A12.0.

C. Prezentarea diagramelor de control

Datorită controlului independent al fiecărui compresor, se vor folosi doar semnalele PORNIT / OPRIT distanță, realizat de modulul MCC-U3 QFA00 AN001 și U3 QFA00 AN002 și de PLC (U3 CBC21). În orice moment doar un compresor este în funcțiune.

Dacă compresorul în funcțiune cade, apar următoarele semnale de avarie (de la LCP U3 CBA31 sau U3 CBA32) :

– sumă de alarme (contact fără potențial terminal X117/5-6 stare NI)

– avarie datorată opririi compresorului (contact fără potențial terminal X117/8-9 stare NI)

– Presiune ieșire compresor în afara limitelor admise P<Pmin sau P>Pmax

În aceste cazuri PLC U3 CBC21 dă comandă de pornire automat a celuilalt compresor

Modul de control

Controlul presiunii aerului instrumental în fiecare din cele două vase tampon.

Fiecare compresor are sistemul lui propriu de control al presiunii în vasul tampon, astfel că nu mai este necesar un control din afară prin intermediul PLC U3 CBC21.

E. Interblocaje

a. Comanda PORNIT / OPRIT pentru fiecare compresor dată de PLC U3 CBC21

În unitatea PLC U3 CBC21 se dau comenzi către unitatea MCC U3 BGD00, U3 QFA00 AN001 și U3 QFA00 AN002pentru oprirea sau pornirea compresoarelor.

Dacă tensiunea de alimentare a unui compresor este cuplată, compresorul pornește și funcționează în regimul propriu de control. Datorită interblocajelor sistemul celor 2 compresoare este redundant, asigurând funcționarea unui singur compresor. Comutarea dintre cele două compresoare va fi semnalizată de la U3 CBA31 sau U3 CBA32 prin contact fără potențial terminal X117/2-3.

b. Comutarea automată a compresoarelor în cazul defecțiunii compresorului în funcțiune

În cazul defectării compresorului în funcțiune, PLC U3 CBC21 va da comandă ca celălalt compresor să pornească. Această comandă se dă modulelor MCC U3 QFA00 AN001 și U3 QFA00 AN002, nu direct panourilor operator U3 CBA31 și U3 CBA32.

F. Documentația anexată

Descrierea funcționării și modul de control și reglare se regăsesc în următoarele documente:

– P&ID – cazanul de recuperare desen CHP. BC. A12.0.

– Lista cnsumatorilor electrici, Rev. 03 (24 August, 2006)

– Lista instrumentației de măsură și control, Rev. 03 (25 August, 2006)

MODUL DE OPERARE PE SISTEMUL CENTRALIZAT AL CENTRALEI COGENERARE UNITATEA 3

Descriere generală

Sistemul de control general este divizat în 3 unități de control (PLC-uri), unul pentru fiecare din principalele subsisteme, respective turbogeneratorul, compresorul de gaz și sistemul de producere agent termic (apă caldă).

– turbogeneratorul (TG) controlat de PLC U3 CBC01

– compresorul de gaz (CG) controlat de PLC U3 CBC11

– sistemul de producere agent termic (apă caldă) (AC) controlat de PLC U3 CBC21

Toate cele 3 PLCuri sunt la același nivel ierarhic, doar unele secvențe de control, interblocaje și corelări între cele 3 PLCuri sunt realizate de PLC U3 CBC21.

Cu toate că nu este realizată pornirea automată a întregii centrale, este totuși necesară corelarea pornirilor, unele din subsisteme condiționând pornirea celorlalte. Aceste condiții de pornire și interblocaje sunt realizate de PLC U3 CBC21. Deasemeni toate comenzile manuale date de sistemul HMI (cu PCS7 software), vizualizări sunt realizate tot cu PLC U3 CBC21.

Semnalele dintre PLC – uri

B.1. Semnale de la U3 CBC01 (TG) la U3 CBC21 (AC)

● control la distanță pentru TG – U3 CBC01 EA301

● TG gata de pornire – U3 CBC01 EA302

● TG gata pentru încărcare(semnal 1) – U3 CBC01 EA316

● TG gata pentru încărcare(semnal 2) – U3 CBC01 EA317

B.2. Semnale de la U3 CBC21 (AC) to U3 CBC01 (TG)

● comanda de pornire TG prin HMI via U3 CBC21 – U3 CBC01 EB301

● comandă de stop TG prin HMI via U3 CBC21 – U3 CBC01 EB302

● Crește putere TG prin HMI via U3 CBC21 – U3 CBC01 EB303

● Scade putere TG prin HMI via U3 CBC21 – U3 CBC01 EB304

● Anulare alarme TG prin HMI via U3 CBC21 – U3 CBC01 EB305

● Resetare alarme TG prin HMI via U3 CBC21 – U3 CBC01 EB306

● OPRIRE DE SIGURANȚĂ TG cauzată de defect cazan(semnal 1) – U3 CBC01 EB311

● OPRIRE DE SIGURANȚĂ TG cauzată de defect cazan(semnal 2) – U3 CBC01 EB312

● Deconectare TG datorată cazan gata de pornire (semnal 1) – U3 CBC01 EB313

● Deconectare TG datorată cazan gata de pornire (semnal 2) – U3 CBC01 EB314

Pentru implementare schimburilor de semnale de porniri / opriri ale TG, s-au configurat următoarele comenzi software pe displayul grafic HMI:

Între unitățile PLC U3 CBC21 <-> U3 CBC01 sunt configurate următoarele interblocaje:

– pentru a permite START turbogenerator TG, trebuie să fie confirmate următoarele semnale:

Ambele semnale U3 CBC01 EB313 (semnal1) și U3 CBC01 EB314 (semnal 2) de la U3 CBC21 trebuie să confirme cazan de recuperare în mod GENERARE (ambele semnale vor fi H-activ)

Semnalele gata de pornire U3 CBC11 EB313 (semnal 1) și U3 CBC01 EB314 (semnal 2)sunt cerute pentru confirmarea stării de GENERARE a czanului de recuperare (ambele semnale vor fi H-activ)

– dacă temperatura la ieșire din cazanul de recuperare este >110°C (U3 NDA01 CT003) și debitul este < 150 m3/h (U3 NDB01 CF001) și bypasul pe gazelle arse nu funcționează correct (clapetul pe gaze arse U3 MBR01 AA051 nu este deschis), ambele semnale de STOP DE SIGURANȚĂ pentru turbogenerator U3 CBC01 EB311 (semnal 1) și U3 CBC01 EB312 (semnal 2) vor fi L- STOP

B.3. Semnale de la U3 CBC11 (TG) la U3 CBC21 (AC)

● CG gata de pornire – U3 CBC11 EG301

● CG alarma – U3 CBC11 EJ301

● avarie cu deconectare GCU – U3 CBC11 EJ302

B.4. Semnale de la U3 CBC21 (AC) to U3 CBC11 (CG)

● comanda de START pentru GCU de la HMI via U3 CBC21 – U3 CBC11 EB301

● comanda STOP pentru CG de la HMI via U3 CBC21 – U3 CBC11 EB302

Pentru implementare schimburilor de semnale de porniri / opriri ale CG, s-au configurat următoarele comenzi software pe displayul grafic HMI

Între unitățile PLC U3 CBC11 <-> U3 CBC21 <-> U3 CBC01 sunt următoarele interblocaje:

– pentru asigurarea pornirii turbogeneratorului TG trebuie îndeplinite următoarele condiții de către compresorul de gaz CG și alimentarea cu gaz:

● comanda de START pentru CG de către HMI via U3 CBC21 – U3 CBC11 EB301 trebuie dată

● CG este în funcțiune – semnal de la PLC U3 CBC11 via bus link către calculatorul HMI U3 CWQ01

● presiunea pe gaz natural la intrarea în CG este > 23.0 bar g – U3 MBP01 CP003 (semnal transmis de la PLC U3 CBC01 via bus link la calculator HMI U3 CWQ01)

Alte vizualizări ale semnalelor pe sistemul HMI sunt prezentate în cap. 2.6. „ HMI – cerințe de vizualizare”.

C. Pornire și oprire Centrala de cogenerare, UNITATEA 3

C.1. Secvența de pornire a UNITĂȚII 3 și condițiile de bază pentru START

Pornirea centralei de cogenerare – UNITATEA 3 se face prin intrarea în regim de operare a tuturor subsistemelor făcută prin comenzi manuale în următoarea succesiune. Comenzile manuale vor fi făcute de pe sistemul HMI pe care se vizualizează schemele sinoptice ale centralei cu parametrii respectivi.

Pentru pornire se vor face comenzile în următoarea succesiune:

● pornirea a cel puțin unul sau două din cele trei schimbătoare de căldură U3 NDD01, U3 NDD02 și/sau U3 NDD03

● pornirea compresorului de gaz natural CG

Dacă următoarele condiții sunt îndeplinite:

● debitul apei calde la ieșirea din cazanul de recuperare este > 150 m3/h conform U3 NDB01 CF001

● compresorul de gaz CG este în funcțiune și presiunea de gaz la intrarea în turbogenerator este > 23.0 bar g (U3 MBP01 CP003)

atunci

● se pornește turbogeneratorul TG

C.2 Secvența de oprire a UNITĂȚII 3

În afara opririlor accidentale a subsistemelor datorată unor defecțiuni, oprirea normală a unității 3 se va face în următoarea succesiune (prin comenzi manuale făcute pe sistemul HMI pe care se vizualizează schemele sinoptice ale centralei cu parametrii respectivi):

● OPRIRE turbogenerator TG

● OPRIRE compresor gaz natural CG

● schimbătoarele de căldură U3 NDD01, U3 NDD02 si / sau U3 NDD03 vor trece în regimul de oprire în mod automat cedând energia termică către circuitele secundare, vanele automate – U3 NDD01 AA060, U3 NDD02 AA060 și/sau U3 NDD03 AA060 se închid. După care schimbătoarele trec în modul de OPRIT.

C.3. Documentația anexată

Descrierea funcționării și modul de control și reglare se regăsesc în următoarele documente:

P&ID – Compresor gaz natural desen.nr.: CHP.BC.A.11. rev.1

P&ID – Cazan de recuperare (BOILER) desen nr.: CHP.BC.A.12. rev.1

P&ID – Turbogenerator desen nr.: CHP.BC.A.13. rev.1

Lista de cabluri de control și instrumentație, rev 1

Tabel cu instrumentația, rev 1

HMI – ECRANE

A. Imagini grafice centrala cogenerare

Pentru a se asigura o interfață “prietenoasă” pentru personalul operator, s-au configurat următoarele ecrane cu reprezentarea schemelor sinoptice ale centrale:

Ecran centrală 01: reprezentare generală a centrale UNITATE 3

Ecran centrală 02: compresorul de gaz natural – imagine de ansamblu

Ecran centrală 02-1: compresorul de gaz natural – detaliu compresor și separator ulei

Ecran centrală 02-2: compresorul de gaz natural – detaliu filtre gaz și sistem răcire

Ecran centrală 03: turbogenerator – imagine de ansamblu

Ecran centrală 03-1: turbogenerator – detaliu turbine și generatorul

Ecran centrală 03-2: turbogenerator – detaliu unitate ungere

Ecran centrală 03-3:turbogenerator–detaliu alim. gaz natural

Ecran centrală 03-4: turbogenerator – detaliu sistem ventilație și componente auxiliare

Ecran centrală 04: sistem apă caldă – imagine de ansamblu

Ecran centrală 04-1: sistem apă caldă – detaliu cazan de recuperare

Ecran centrală 04-2: sistem apă caldă – detaliu cazan apă caldă auxiliar

Ecran centrală 04-3: sistem apă caldă – detaliu schimbător căldură U3 NDD01

Ecran centrală 04-4: sistem apă caldă – detaliu schimbător căldură U3 NDD02

Ecran centrală 04-5: sistem apă caldă – detaliu schimbător căldură U3 NDD03

Ecran centrală 05: utilități: compresoare aer instrumental

Aceste ecrane menționate mai sus sunt date sub forma de indicații dar ele pot fi diferite daca necesitatele o cer.

B. HMI – imagini ferestre

Pentru a se accesa elemente comandate automat cum sunt motoare, vane automate, pneumatice, etc. sunt prevăzute figuri minime.

Dacă selectorul este pe manual, comenzile se dau din butoanele ON-OFF sau OPEN-CLOSED. În regim automat, comenzile sunt date direct de PLC.

B.2. Butoanele de comandă pentru vane automate cu comandă continuă

Cu selectorul în poz. Manual vana se acționează din butoanele Închis / Deschis. Sau prin introducerea poziției (în procente) care se dorește în fereastra SET POINT.

În regim Automat, vana e controlată de PLC.

Poziția vanei în procente se va afișa în oricare din moduri în ‘ACTUAL CV POSITION’

B.3. Butoane pentru regulatoare

C. Vizualizarea valorilor din proces

C.1. Echipamente cu motor de acționare

Toate echipamentele ce sunt conduse automat de un servomotor, vor fi afișate dinamic astfel:

– verde – funcționare fără avarie

– roșu – nefuncționare din motive de avarie

– galben – deconectat fără avarie

C.2. Vane automate DECHIS / ÎNCHIS

Orice vană automată închis/deschis va avea culorile:

– verde – deschisă fără avarie

– roșu – în avarie, indifferent de poziție

– galben – închisă fără avarie

C.3. Vane automate comandate

– verde – operare în domeniu, fără avarie

– roșu – în avarie indifferent de poziție

– galben – închisă fără avarie

– indicator de poziție a vanei 0… 100% (0%- închis, 100% – deschis)

C.4. Circuite de măsurare

Orice buclă de măsură este reprezentată grafic astfel:

– binare:

H – maxim

L – minim

> – peste valoare

< – sub valoare

DESCHIS

ÎNCHIS

Etc

analogice

Reprezentată în valoarea instantanee și mărimea de măsură, ex:

xxx m3/h, xxx °C, xx,xx bar g etc.. Pentru identificare domenii, a se vedea lista de instrumentație.

De asemenea se va indica și indicele aparatului respective conform schemelor P&ID.

Exemplu:

Indicele de jos este indicele KKS, iar cel de sus reprezintă funcțiile aparaturii, după cum urmează:

Prima literă – F – debit, P- presiune, T- temperatură, L- nivel, etc

A doua literă si următoarele – tipul de aparat – Q- contorizare, I- indicare, R- înregistrare, S – limite cu comutare, A- alarmare

C.5. Indicarea valorilor calculate

Unele valori nu sunt direct măsurate ci se calculează pe baza altor mărimi, cum ar fi energia termică. Ca exemplu se dă calculul energiei termice furnizate de cazanul de recuperare pe circuitul de ieșire apă caldă.

Calculul se face cf. formulei:

Qth (kW) = F (U3 NDB01 CF001) (m3/h) x ∆T (U3 NDA01 CT003 – U3 NDA01 CT002) (°C) x 1,162

Energia termică va fi în kW și va fi vizualizată pe U3 NDB01 CF901

Următoarele energii termice vor fi calculate și reprezentate grafic:

– U3 NDB01 CF901 = generată de cazanul de recuperare bazate pe U3 NDB01 CF001, U3 NDA01 CT003 si U3 NDB01 CT002

– U3 HMA11 CF901 = generată de cazanul auxiliar bazate pe U3 HMA11 CF001, U3 HMA11 CT003 si U3 HMA11 CT002

– U3 NDD01 CF901 = primar schimbător de căldură HE 1, bazată pe: U3 NDD01 CF001, U3 NDD01 CT003 si U3 NDD01 CT001

– U3 NDD01 CF911 = secundar schimbător de căldură HE 1, bazată pe U3 NDD01 CF011, U3 NDD01 CT013 si U3 NDD01 CT011

– U3 NDD02 CF901 = primar schimbător de căldură HE 2, bazată pe: U3 NDD02 CF001, U3 NDD02 CT003 si U3 NDD02 CT001

– U3 NDD02 CF911 = secundar schimbător de căldură HE 2, bazată pe U3 NDD02 CF011, U3 NDD02 CT013 si U3 NDD02 CT011

– U3 NDD03 CF901 = primar schimbător de căldură HE 2, bazată pe: U3 NDD03 CF001, U3 NDD03 CT003 si U3 NDD03 CT001

– U3 NDD03 CF911 = secundar schimbător de căldură HE 3, bazată pe U3 NDD03 CF011, U3 NDD03 CT013 si U3 NDD03 CT011

De asemenea se vor calcula și afișa energiile de intrare, ieșire, eficiențele de transfer, în exploatarea centralei de cogenerare. Pentru aceste calcule se vor lua în considerare următorii parametrii măsurați:

– Suma de intrări de energie:

i1) va fi calculată din măsurătorile U3 EKH01 CF001 – debit gaz natural intrare turbogenerator in 0 – 6,000 Nm3/h:

QIN_GTU (U3 EKH01 CF901) (kW) = F (U3 EKH01 CF001) (Nm3/h) x econt

econt = energia specifică a 1.0 Nm3 gaz natural = 10.1 kWh / 1.0 Nm3 domeniu pt. gaz

QIN_GTU (U3 EKH01 CF901): 0 – 60.72 MWth

i2) va fi calculată din măsurătorile U3 EKA11 CF001 – debit gaz natural intrare cazan auxiliar in 0 – 400 Nm3/h:

QIN_auxboil (U3 EKA11 CF901) (kW) = F (U3 EKA11 CF001) (Nm3/h) x econt

econt = energia specifică a 1.0 Nm3 natural gas = 10.1 kWh / 1.0 Nm3 domeniu pt. gaz of QIN_auxboil (U3 EKA11 CF901): 0 – 4.048 MWth

– Sumă de ieșiri de energie:

o1) Puterea electrică măsurată Pgen de : U3 CBC01 CE901 cu domeniu 0 – 17.0 MWel

o2) Energia termică transferată către rețeaua termică a orașului de schimbătorul de căldură HE 1 prin calcul U3 NDD01 CF911 (calcul prezentat mai sus).

Domeniu: QOutHE#1 (U3 NDD01 CF911): 0 – 15.0 MWth

o3) Energia termică transferată către rețeaua termică a orașului de schimbătorul de căldură HE 2 prin calcul U3 NDD02 CF911 (calcul prezentat mai sus).

Domeniu: QOutHE#2 (U3 NDD02 CF911): 0 – 15.0 MWth

o4) Energia termică transferată către rețeaua termică a orașului de schimbătorul de căldură HE 3 prin calcul U3 NDD03 CF911 (calcul prezentat mai sus).

Domeniu: QOutHE#3 (U3 NDD03 CF911): 0 – 15.0 MWth

Calculul și indicarea următoarelor mărimi se va face pe HMI:

– TOTAL ENERGIE IEȘIRE: Qout = Pgen + QOutHE#1 + QOutHE#2 + QOutHE#3 (in kW or MW)

Egal cu

U3MBR01CE902 = U3CBC01CE901 + U3NDD01CF911 + U3NDD02CF911 + U3NDD03CF911

– TOTAL ENERGIE INTRARE: Qin = QIN_GTU + QIN_auxboil (in kW or MW)

Egal cu

U3MBR01CE901 = U3EKH01CF901 + U3EKA11CF901

Eficiența totală, (randamentul) centralei

Indicat procentual (%)

Egal cu U3MBR01CE903 = (U3MBR01CE902 * 100) / (U3MBR01CE901)

C.6. Documentația anexată

Descrierea funcționării și modul de control și reglare se regăsesc în următoarele documente:

P&ID – Compresor gaz natural desen.nr.: CHP.BC.A.11. rev.1

P&ID – Cazan de recuperare (BOILER) desen nr.: CHP.BC.A.12. rev.1

P&ID – Turbogenerator desen nr.: CHP.BC.A.13. rev.1

Lista de cabluri de control și instrumentație, rev 1

Tabel cu instrumentația, rev 1

3. DESCRIEREA SISTEMULUI MONITORIZARE SI CONTROL

3.1. GENERALITĂȚI

Principiu: Cogenerare înseamnă producerea simultană a două sau mai multe forme de energie prin utilizarea aceluiași combustibil primar. Cele mai multe aplicații sunt pentru producerea combinată de energie electrică si termică, dar foarte răspândite sunt și aplicațiile pentru producerea de energie mecanică si termică sau chiar de agent frigorific. De asemenea, energia termică produsă poate fi sub forma de abur tehnologic, la una sau mai multe secvențe presiune / temperatura, apa fierbinte pentru termoficare sau uz menajer ori gaze fierbinți pentru uscarea diferitelor produse. In unele scheme, denumite cu ciclu combinat, aburul este produs la parametri înalți, destins într-o turbina cu generare de energie electrica si, după aceea, utilizat în procesul tehnologic.

Domenii de aplicare: Industriile care folosesc cantități mari de energie electrica de la rețea si abur tehnologic produs in centrale proprii. Mai detaliat, agenții economici care pot beneficia de cogenerare sunt: rafinării si combinate chimice, agenți economici de prelucrare a alimentelor, fabrici de produse lactate, fabrici de bere, spitale, hoteluri, centre de sănătate, combinate de prelucrare a lemnului, fabrici de celuloza si hârtie, întreprinderi de materiale de construcție si produse ceramice, fabrici textile, campusuri universitare, etc. In plus, consiliile locale, municipale si orășenești, prin întreprinderile din subordine, pot fi interesate în modernizarea centralelor termice de zona prin transformarea lor în CET-uri.

Protecția mediului:

Emisiile poluante ale turbinelor cu gaze sunt recunoscute ca fiind extrem de scăzute, sub limitele actuale ale normativelor in vigoare;

Unitatea generatoare este închisă de o incinta fonoabsorbanta. Acesta face ca in apropierea instalației, pe traseul de vizitare al operatorului, zgomotul sa se încadreze perfect in normativele actuale;

Consumul de ulei sau alte substanțe poluante este extrem de scăzut, rezultând posibilități minime de contaminare a mediului cu aceste produse sau cu vapori.

3.2. FUNCTIILE SISTEMULUI DE AUTOMATIZARE

NOTA: In prezenta documentație s-au folosit următoarele prescurtări:

– AP: automat programabil cuplat la instalație si la PC,

– HMI: Human Machine Interface (interfață om-mașină: PC din camera de c-dă pentru monitorizare),

– PC: calculator personal în camera de c-dă cuplat la AP prin PROFIBUS,

– PCS7: program sursă profesional SIEMENS pentru efectuare program aplicație pentru control prin AP – 416 si monitorizare prin calculator industrial IL 43.

– PROFIBUS: tip de conexiune intre diferite unități sertarele AP pentru schimbare date,

– AI, AO: intrare, respectiv ieșire analogica in (din) AP,

– DI, DO: intrare, respectiv ieșire numerica in (din) AP,

– CAF: cazan de apă fierbinte,

– CR: cazan recuperator,

– CG: compresor de gaz,

– PA: pompa de alimentare,

– CC: camera de comanda

Mai jos se prezintă o listă detaliată de simboluri folosite mai des in documentația SIEMENS.

LISTA ABREVIAȚIILOR

Sistemul de automatizare are 3 niveluri care cuprinde următoarele componente principale:

A. Nivelul 1: SISTEMUL DE MONITORIZARE PROCESE TEHNOLOGICE DIN CENTRALĂ

Documentație de referință:

Ecrane de monitorizare

Schema electrică:

Dulap D1: 245.373-1E/D1

– Specificații de aparate:

– Dulap PLC – D1: 245.373-1SA/D1

– Dulap comunicații D2 : 245.373-2SA/D2

Acesta este compus dintr-un calculator industrial PC tip IL 43 Siemens si 2 monitoare (plus perifericele respective) amplasate in Camera de Comanda CC. Acest calculator este cuplat prin cablu FTP la convertorul FO/FTP si switch – ul de comunicație ETHERNET din dulap D2 din CC si de aici, prin fibra optica via ETHERNERT, la convertorul FO/FTP din dulap D1 si prin acesta la automatul programabil din acest dulap si la AP-ul compresorului de gaz din centrală pentru culegere date in scopul monitorizării proceselor tehnologice. Tot in dulapul D2 din CC este conectat la convertorul de semnal FO/FTP un cablu FO care face legătura la AP de supraveghere turbina.

Parametrii tehnici (anumiți parametri) sunt afișați in timp real in pagini de vizitare (ecrane pe monitor) care conțin de asemenea si butoane de comanda pentru anumite operații conform temei de proiectare.

Operațiile de conducere si de monitorizare ale proceselor termice din CET sunt afișate pe ecrane cu funcții interactive in timp real pe cele 2 monitoare din CC care sunt conectate la PC. Aceste ecrane, proiectate de IPA având ca baza un software al firmei SIEMENS (PCS7), sunt următoarele:

Turbina de Gaz

Sistem de apa calda cu subsistemele:

Cazan principal

Cazan auxiliar

Schimbător de căldura nr. 1

Schimbător de căldura nr. 2

Schimbător de căldura nr. 3

Sisteme auxiliare

Fiecare ecran principal are mai multe ecrane secundare care detaliază operațiile respective si parametrii urmăriți. Parametrii monitorizati sunt afisati in timp real pe monitoare sub forma de cifre amplasate in casete. Structura ecranelor este piramidala; pentru vizualizarea parametrilor unui subansamblu se pozitioneaza cursorul mousului pe obiectul respectiv afisat si se apasa cu click dreapta; se deschide o fereastra unde pot fi si alte subansamble si se continua operatia pana se vizualizeaza parametrii doriti.

Parametrii de lucru folositi in proiectare la vizualzarea evenimentelor sunt:

– intrarile digitale din AP sunt vizualzate sub forma de text sau simbol (cerc) care se coloreaza diferit in fct. de starea de moment:

– rosu: avarie sau oprit normal (sau prin avarie); cand se iese din avarie culoarea devine gri;

– galben: atentionare; cand se iese din atentionare culoarea devine gri;

– verde: functionare normala, sau pornit, sau seventa de derulare a pornirii care se incheie cu cuplarea in starea de functionare a echipamentului respectiv; cand se iese din functionare ormala culoarea devine gri;

Nota: Culoarea gri exprima starea de neangajare a semnalului respectiv.

– iesirile digitale din AP sunt butoane virtuale software cu fctie. ON / OFF si sunt de tip impuls sau cu autoretinere;

– intrarile analogice sunt afisat sub forma de cifre in casete iar acesta pot fi setate in plaja de lucru respectiva (temperatura, presiune, debit, nivel);

– iesirile analogice sunt calculate pe baza unor ecuatii despre procesul respectiv date de atre banaficiar iar unii parametrii din aceste ecuatii pot fi setati soft.

Starile afisate pe monitoare sunt grupate in urmatoarele categorii:

– avarii: litera „A” de culoare alba pe fundal rosu intermitent;

– atentionare: litera „W” de culoare neagra pe fundal galben intermitent;

– regim manual: litera „M” de culoare neagra statica pe fundal alb;

– regim automat: litera „A” de culoare neagra statica pe fundal verde;

– erori de sistem: litera „S” de culoare galbena statica pe fundal negru;

Mai jos sunt detaliate toate ecranele folosite la monitorizarea proceselor tehnologice din centrala cu explicatiile afrente.

ECRANELE DE MONITORIZARE ALE PROCESELOR TEHNOLOGICE

A.1. TURBINA DE GAZ: U3 CBC01

A.1.1. TURBINA DE GAZ

Desene de referinta: Schema electrica: 245.373-1E/U3CBC21 pag. 3 – 10

A.1.2. PURJARE CAZAN

Desene de referinta: Schema electrica: 245.373-1E/U3CBC21 pag. 3 – 10

A.1.3. MASURA PUTERE ACTIVA: CE901

Desene de referinta: Schema electrica: 245.373-1E/U3CBC21 pag. 3

Domeniu de masura parametru: 0 –17 MW

Mod de operare:

– din ecranul principal se apasa cu mousul campul U3CBC01 CE901 si se deschide fereastra – ecran 1 unde simbolurile afisate sunt:

– PV: Valoare masurata in tip real parametru din proces

– HH alarm: alarma de depasire valoare maxima admisa si setata manual de catre operator

– H alarm: avertizare la depasire valoare superioara permisa in conditii de functionare normala

– Hysterezis: valoarea de abatere permisa in procesul de reglare

– L arm:

– LL alarm:

– Bar graf din stanga: indicatie dinamica grafica a valorii PV

– Butonul de bifa: daca se apasa pe el: luare la cunostinta despre alarma aparuta

–

– din ecran 1 daca se apasa butonul din colt dreapta sus se deschide ecranul 2 care este impartit in 6 ecane numerotate ad-hoc de la stanga la dreapta si de sus in jos astfel:

– ecran 2.1: analog ecran 1

– ecran 2.2: ecran arhiva a valorilor masurate

– ecran 2.3: seteaza limitele de vizualizare (camp de vizualizare) pentru bar-graful din ecran 1

– ecran 2.4: grafic in timp real al valorilor procesului incepand cu momentul deschiderii ferestrei

– ecran 2.5: ecran de sortimente de produse (neutilizat in aplicatia de fata)

– ecran 2.6: neutilizat

Observatie: Ecranele de mai sus sunt valabile pentru vizualizarea tuturor parametrilor tehnologici din proces de tip analogic prezentati in tabelul de

A.1.4. MASURA PRESIUNE DESCARCARE COMPRESOR: CP001

Desene de referinta: Schema electrica: 245.373-1E/U3CBC21 pag. 3

Domeniu de masura parametru: 0 – 250 bar g

A.1.5. MASURA TURATIE ROTOR TURBINA: CS001

Desene de referinta: Schema electrica: 245.373-1E/U3CBC21 pag. 3

Domeniu de masura parametru: 0 – 13200 rpm

A.1.6. MASURA TEMPERATURA GAZ EVACUAT: CT001

Desene de referinta: Schema electrica: 245.373-1E/U3CBC21 pag. 3

Domeniu de masura parametru: 0 – 9000C

A.2.. SISTEMUL DE APA CALDA

A.2.1. CAZANUL PRINCIPAL (RECUPERATOR): U3 MBR01

Desene de referinta: Schema electrica: 245.373-1E/U3CBC21 pag. 30, 31, 32, 34, 36, 37

A2.1.1. CONTROL SUPAPA EVACUARE GAZ IN SISTEMUL CAZANULU: AA050

CONTROL SUPAPA EVACUARE GAZ IN BUCLA BYPASS A CAZANULU: AA051

Desene de referinta: Schema electrica: 245.373-1E/U3CBC21 pag. 30, 31, 32, 34, 36, 37

Mod de operare:

– se apasa pe simbolul AA050_COM sau AA051_COM (simbolul COM indica iesire analogica de comanda din AP catre echipament)

– U: valoarea de comanda data de manual de catre operator: se scrie valoarea dorita in campul alb (intre 0=complet inchisa si 100=complet deschisa) si se apasa tasta ENTER la tastarura

– Output: nu se utilizeaza

– Bumpless: bloc de alegere temporizata intre valoarea setata manual si valoarea determinata automat a parametrului

A2.1.2. COMENZI MOD AUTOMAT

A2.1.2. COMENZI MOD AUTOMAT – MANUAL

A.3. CAZAN AUXILIAR: U3 CBA01

A.4. SCHIMBATOR DE CALDURA nr. 1, (2, 3)

A.4.1. COMENZI PRINCIPALE

A.5. SISTEME AXILIARE

A.5.1. AER INSTRUMENTAL: U3 QFA00

(compresoare nr. 1 si 2: AN001, AN002)

A.5.2. CELULA TRANSFORMATOR U3 BAT11

(ventilatoare nr. 1, 2: AN001, AN002)

B. Nivelul 2: AUTOMAT PROGRAMABIL PENTRU CONTROL PROCESE TEHNOLOGICE

Documentație de referință:

Ecrane de monitorizare

Schema electrică:

Dulap D1: 245.373-1E/D1

– Specificații de aparate:

– Dulap PLC – D1: 245.373-1SA/D1

– Dulap comunicații D2 : 245.373-2SA/D2

B.1. GENERALITĂȚI

1. Prezenta documentație se referă doar la automatul programabil proiectat de IPA SA pentru a prelua semnale digitale si analogice si a da comenzi digitale pentru supraveghere si control procese termice. Necesarul de I/O ale AP este stabilit prin tema de proiectare astfel:

– Semnale digitale (+24V=1 / 0=0V):

– Intrări digitale I: 97 semnalizări din proces de la Cazanul principal de apa fierbinte (CR), cazanul auxiliar de apa fierbinte (CA), Compresorul de gaz (GCU), Turbina, Instalații auxiliare (GTU).

– Ieșiri digitale Q: 27 comenzi pe contact de releu pentru validări comenzi la instalații auxiliare pentru turbina, cazane, compresor de gaz, aer instrumental.

– Semnale analogice 4 … 20 mA:

– Intrări analogice AI: 64 semnale intrări analogice de presiune, debit, nivel si temperatură de la circuitele de apa calda si rece.

– Ieșiri analogice AO: 16 semnale de ieșiri analogice pentru acționarea unor valve ale schimbătoarelor de căldura si ale cazanelor.

2. Automatul programabil ales pentru funcțiile cerute este alcătuit dintr-un sertar S7-400 Siemens (cu un CPU 416, o sursa alimentare pentru aceasta sursa si un modul de comunicație) si 5 sertare de 19” tip S7-300 Siemens având in total 35 de module I/O digitale si analogice si 5 module de comunicație prin PROFIBUS pentru comunicatia intre CPU si modulele sertarelor.

B.2. FUNCTIILE INDEPLINITE DE AUTOMATELE PROGRAMABILE

Aceste funcții se încadrează in următoarele categorii:

Măsurarea semnalelor analogice (4…20mA sa 0…10V) sau digitale (+24V=1/0V=0) corespunzătoare parametrilor tehnologici ai traductoarelor din câmp;

Convertirea semnalelor măsurate in semnale digitale;

Executarea secvenței de program din programul de aplicare in funcție de condițiile impuse de procesul tehnologic si a intercomenzilor via PROFIBUS cu celelalte AP-uri din centrală;

Transmiterea datelor prelucrate la calculatorul din camera de c-da (nivel 1) si primirea datelor furnizate de acesta;

Transmiterea comenzilor către elementele de execuție din centrala (nivel 3).

In continuare se detaliază aceste funcții structurate pe automatele programabile prezentate sumar mai sus la pct. 2 din nota de la cap. B.1.

Mai jos se redau semnalele analogice si digitale din centrala care sunt prelucrate de PLC si de sistemul de monitorizare.

C. Nivelul 3: ELEMENTE DE CÂMP

Acestea transmit informații despre proces la automatele programabile care deservesc utilajele respective (traductoare de presiune, de debit, de nivel, de temperatură, etc.).

NOTĂ: Aceste elemente de câmp sunt asigurate de beneficiar si nu fac obiectul contractului încheiat cu IPA SA.

3.3. STRUCTURA ECHIPAMENTULUI DE AUTOMATIZARE

Sistemul de monitorizare si control construit după proiectul de execuție întocmit de IPA SA este constituit din următoarele echipamente:

A. MONITORIZARE FUNCTIONARE CET

Pentru monitorizare se foloseste aparatura indicată mai jos:

B. CONTROL PROCESE TERMICE

B.1. Dulap de conectare in retea HMI care conține circuite de conectare:

– Schema electrică: 245.373-1E/HMI

– Specificația de aparate: 245.372-1SA/HMI

Acest dulap conține următoarele circuite:

B.2. Dulap de c-dă și monitorizare U3 CBC21

– Schema electrică: 245.373-1E/U3CBC21

– Specificația de aparate: 245.372-1SA/ U3CBC21

– Schema de conexiuni: 245.372-1C/ U3CBC21

Acest dulap conține următoarele echipamente:

4. ALIMENTAREA ECHIPAMENTELOR DE AUTOMATIZARE

Tensiune monofazată 220 Vca+10%, -15%; 47…63 Hz; 10 A.

5. CONDIȚII TEHNICE DE EXECUȚIE SI MONTAJ

Echipamentele sunt executate conform condițiilor tehnice cuprinse in normativul ISO 9001.

Dulapul D1 este realizat cu grad de protecție IP54 si este destinat sa funcționeze in condiții climatice normale (a se vedea Caietul de Sarcini 245.373-CS)

Standardele care trebuiesc respectate la executie sunt urmatoarele:

6. MASURI DE PROTECȚIA MUNCII

Echipamentul electric îndeplinește condițiile de securitate impuse de normativele in vigoare. In acest sens sunt respectate normele republicane si departamentale de protecția muncii (a se vedea Instrucțiunile de Protecție și Securitate 245.373-ITS)

7. ESTIMAREA NECESARULUI DE RESURSE

Personalul necesar exploatării echipamentelor la beneficiar

-un inginer informatician;

-un tehnician electronist de întreținere.

8. GARANȚIE: 12 luni de la p.i.f. in cadrul a 18 luni de la livrare.

9. CONCLUZII

9.1. Echipamentele alese corespund condițiilor impuse in tema de proiectare

9.2. Din punct de vedere tehnic, echipamentele propuse se încadrează in cerințele impuse de piața externa in categoria echipamentelor de acționare reglabila analogica si respecta normele impuse de ISO 9000 si ISO 9001.