Download - Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
1/31
Automatizarea proceselor termo-energeticeCurs 1
Conf.dr.ing. Ioana Fgran
Universitatea POLITEHNICA" Bucuresti,
Facultatea de Automatica si Calculatoare
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
2/31
2Obiective
Studierea automatizarii instalatiilor existente intr-o centrala
termoelectrica, in corelatie cu disciplinele ce trateaza :o Instalatiile tehnologice dintr-o centrala termoelectrica ;
o Sisteme de reglare automate
regulatoare, actionari si traductoare), urmand ca sa se evidentieze, infunctie de complexitatea instalatiilor si de performantele cerute infunctionarea acestora, buclele de reglare si protectiile aferente instalatiilorexistente intr-o centrala termoelectrica
Prezentarea conceptelor de conducere ierarhizata cu exemplificare peconducerea centralelor electrice si incadrarea acestora in conducereasistemului energetic
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
3/31
3Bibliografie
ILIESCU S.St., Ioana FGRAN Automatizarea centralelor
electrice, Ed. Printech, 2005, Bucuresti.
ILIESCU S.St., Teoria reglrii automate, Ed. PROXIMA, Bucureti2006, ISBN 973-7636-15-5
MIHOC D., ILIESCU S.St., FGRAN Ioana, RANU Gh.,Conducerea i automatizarea instalaiilor energetice, 110 pagini,Editura Printech, Bucureti, ISBN (10) 973-718-497-1, ISBN (13) 978-973-718-497-9 , 110 pg., 2006
MIHOC D., ILIESCU S.St., FGRAN Ioana, RANU Gh., MATEIG., Automatizri electro- i termoenergetice, Ed. PRINTECH,Bucureti, ISBN: 978-973-718-936-3, 180 pg., 2008;
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
4/31
4Ce este automatizarea?
Automatizarea unui proces presupune alegerea si dimensionarea
celor mai eficiente mijloace tehnice care asigura desfasurarea procesuluiin conformitate cu cerintele de performanta impuse.
Adoptarea unei solutii adecvate de automatizare presupune:
o
cunoasterea cat ma comp eta a evo ut e procesu u ;o cunoasterea restrictiilor tehnologice in care acesta evolueaza;
o proiectarea si alegerea unei solutii atat ca structura conceptuala,cat si ca echipamente de automatizare care sa permita conducerea
procesului dupa strategii prestabilite, asigurandu-se functionareaechipamentelor la parametrii doriti, cu satisfacerea criteriilor deperformanta impuse intregului sistem de conducere.
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
5/31
5Cuprins:
1. Introducere in automatizari
2. Caracterizarea generala a proceselor energetice
2.1. Elemente de teoria sistemelor automate.
. . s eme cup a e r g a es re.
3. Procese si instalatii intr-o termocentrala
Principalele circuite si agenti de lucru. Clasificari.
Cerintele impuse SRA dintr-o termocentrala.
Influenta circuitului termic al centalei asupra conditiilor impuseautomatizarii.
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
6/31
6Cuprins:
4. Automatizarea cazanelor de abur.
4.1. Consideratii generale
4.2. Automatizarea cazanelor de abur cu circulatie naturala (cu tambur)
4.2.1. Cazanul de abur ca obiect reglat
4.2.2. Reglarea automata a procesului de ardere4.2.3. Reglarea automata a alimentarii cu apa.
4.2.4. Reglarea automata a temperaturii aburului supraincalzit.
4.2.5. Reglarea automata a purjei.
4.3. Automatizarea cazanelor de abur cu strabatere fortata4.3.1. Cazanul de abur ca obiect reglat
4.3.2. Reglarea automata a procesului de ardere si a alimentarii cu apa
4.3.3. Reglarea automata a temperaturii aburului supraincalzit
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
7/31
7Cuprins:
5. Automatizarea turbinei si a instalatiilor anexe
5.1. Turbina de abur ca obiect reglat5.2. Reglarea automata a turbinelor cu abur
5.3. Automatizarea instalatiilor aferente turbinelor cu abur
5.3.1. Reglarea automata a presiunii aburului la labirinti
5.3.2. Reglarea automata a condensatorului5.3.3. Reglarea automata a PIP si PJP
6. Automatizarea instalatiilor interne din centrala
6.1. Automatizarea instalatiilor de alimentare cu combustibil6.2. Automatizarea degazorului
6.3. Automatizarea SRR
6.4. Automatizarea instalatiilor de prepararea apei de adaos
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
8/31
8Cuprins:
7. Automatizari electroenergetice in centrale electrice
7.1. Reglarea automata a tensiunii si puterii reactive7.2. Reanclansarea automata rapida (RAR)
7.3. Sincronizarea automata
8. Subsistemul de conducere dintr-o centrala electrica8.1. Concepte de conducere
8.2. Functiile sistemului de conducere
8.3. Sisteme de protectie, blocaj, comanda si semnalizare
8.4. Structuri de conducere.
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
9/31
9
Capitolul 1: Introducere in automatizari
Definitii
Automatica este ramura stiintei care se ocupa cu studiulmetodelor si mijloacelor prin intermediul carora se asigura conducereaproceselor tehnice, fara interventia directa a operatorului uman.
Implementarea practica a acestor principii, metode si mijloace deconducere a proceselor se numeste automatizare.
Automatizarea proceselor industriale presupune introducerea
dispozitivelor de reglare automata, comanda automata, protectie sisupraveghere. Dispozitive care asigura indeplinirea functiilor deconducere a instalatiei automatizate.
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
10/31
10
Capitolul 1: Introducere in automatizari
Dispozitivele de reglaresesizeaza continuu (masoara)
marimea reglata, o compara cu oalta marime, marimea de referinta(sau de conducere) si n functie derezultatul acestei comparatii se
SUPRAVEGHERE
REGLAREBloc Bloc culegere si
reglate la valoarea celei dereferinta. Modul de actiune maisus mentionat are loc ntr-uncircuit nchis numit si bucla dereglare. Reglarea automata serealizeaza fara participareaomului, cu ajutorul regulatoarelor
automate.
COMANDA
PROTECTIE
amp care
si executie
pre ucrare pr mara a
informatiilor dinproces
PROCES
Procesul de automatizat si sistemul de
conducere a proceselor
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
11/31
11
Capitolul 1: Introducere in automatizari
Dispozitivele de comandainfluenteaza marimile de iesire, n
functie de marimile de intrare, pebaza legitatilor specificesistemului. O caracteristica aprocesului de comanda este
SUPRAVEGHERE
REGLAREBloc Bloc culegere si
,
printr-un element de transferindividual sau printr-un lant deelemente de comanda.
Mecanismele de protectie
asigura tratarea cu caracterprioritar asupra comenzii
permitnd prevenirea evolutiilorconsiderate periculoase pentruechipamente si personalul deexploatare.
COMANDA
PROTECTIE
amp care
si executie
pre ucrare pr mara a
informatiilor dinproces
PROCES
Procesul de automatizat si sistemul de
conducere a proceselor
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
12/31
12Capitolul 1: Introducere in automatizari
Prin supraveghere se intelegeachizitia datelor provenite din
proces (masuratori), prelucrarea siafisarea informatiilor, arhivare sisemnalizare.In cazul sistemelor complexe
SUPRAVEGHERE
REGLAREBloc Bloc culegere si
mai multe nivele, ingloband in acetcaz si functiile de reglare,comanda si protectie.
COMANDA
PROTECTIE
amp care
si executie
pre ucrare pr mara a
informatiilor dinproces
PROCES
Procesul de automatizat si sistemul de
conducere a proceselor
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
13/31
13Capitolul 1: Introducere in automatizari
Prin supraveghere se intelegeachizitia datelor provenite din
proces (masuratori), prelucrarea siafisarea informatiilor, arhivare sisemnalizare.In cazul sistemelor complexe
Functionare periculoasa
PROTECTIE
Functionare anormalaCOMANDA
Functionare normalaGHEREA
mai multe nivele, ingloband in acetcaz si functiile de reglare,comanda si protectie.
Functiile sistemului de conducere aproceselor pe domenii de functionare a
instalatiilor
REGLARE
SUPRAV
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
14/31
14Capitolul 1: Introducere in automatizari
Semnalizarea consta inindicarea optica si acustica:
a schimbarii modului defunctionare a unei instalatii
Functionare periculoasa
PROTECTIE
Functionare anormalaCOMANDA
Functionare normalaGHEREA
functionare),
a aparitiei unei functionarinecorespunzatoare care poateconduce la avarii (semnalizarepreventiva)
sau la aparitia propriu-zisa aavariei (semnalizare de
avarie).
Functiile sistemului de conducere aproceselor pe domenii de functionare a
instalatiilor
REGLARE
SUPRA
V
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
15/31
15Capitolul 1: Introducere in automatizari
Sisteme de reglare automata
SCA
v
Structura sistemului de reglare automata poate fi descompusa in maimulte componente care prelucreaza informatiile din proces si programulimpus pentru evolutia dorita a acestuia.
RA EE TPyr
+ _
u m
v
z y
Echipamente de automatizare
Subsistemele unui SRA:
RA = regulator automat
EE = element de executie
T = traductor
P = procesul propriu-zis
(instalatia tehnologica,
partea fixata)
Marimi:
y = masura
yr= referinta
= eroare
u = comanda;
m = executie;
z = calitate;
v = perturbatie
Intrare sau
element de masura
SRA
Dispozitiv de
comandaEE P
Echipamente de automatizare
uu' m yRezulta o structura de sistem inchis in cadrul careia se evidentieazaprincipalele echipamente de automatizare.
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
16/31
16Capitolul 1: Introducere in automatizari
Sisteme de reglare automata
SCA
v
Regulatorul prelucreaza marimea de referinta yr si variabila de proces y(marime masurata sau marime reglata), generand comanda u in scopulasigurarii evolutiei marimii de calitate z, conform programului impus prin yr,indiferent de actiunea erturbatieiV.
RA EE TPyr
+ _
u m
v
z y
Echipamente de automatizare
Subsistemele unui SRA:
RA = regulator automat
EE = element de executie
T = traductor
P = procesul propriu-zis
(instalatia tehnologica,
partea fixata)
Marimi:
y = masura
yr= referinta
= eroare
u = comanda;
m = executie;
z = calitate;
v = perturbatie
Intrare sau
element de masura
SRA
Dispozitiv de
comandaEE P
Echipamente de automatizare
uu' m yPerturbatiile vi, pot fi aditive sau parametrice. Actiunea perturbatiilor aditive secumuleaza la iesire cu actiunea comenzii u; perturbatiile parametrice seconcretizeaza in modificari structurale ale procesului.
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
17/31
17Capitolul 1: Introducere in automatizari
Sisteme de reglare automata
SCA
v
Este de remarcat faptul ca prin intermediul regulatorului, elementului de executiesi traductorului se asigura evolutia procesului propriu-zis, in conformitate cuprogramul impus prin referinta yr.
RA EE TPyr
+ _
u m
v
z y
Echipamente de automatizare
Subsistemele unui SRA:
RA = regulator automat
EE = element de executie
T = traductor
P = procesul propriu-zis
(instalatia tehnologica,
partea fixata)
Marimi:
y = masura
yr= referinta
= eroare
u = comanda;
m = executie;
z = calitate;
v = perturbatie
Intrare sau
element de masura
SRA
Dispozitiv de
comandaEE P
Echipamente de automatizare
uu' m ySarcina operatorului uman, in acest caz, este aceea de a stabili programul yr.
Ansamblul de obiecte materiale care asigura controlul desfasirarii proceselortehnice (sau altor categorii de procese) fara interventia operatorului uman senumeste echipament de automatizare.
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
18/31
18Capitolul 1: Introducere in automatizari
Sisteme de reglare automata
SCAv
Intrucat, variabilele z si m nu sunt specifice fiecarui proces propriu-zis, de celemai multe ori cele doua componente ale structurii prezentate direct conectate laproces, traductorul si elementul de executie, pot fi incluse in cadrul obiectuluicondus, rezultand schema functionala compacta a sistemului automat.
RA EE TPyr
+ _
u m
v
z y
Echipamente de automatizare
Subsistemele unui SRA:
RA = regulator automat
EE = element de executie
T = traductor
P = procesul propriu-zis
(instalatia tehnologica,
partea fixata)
Marimi:y = masura
yr= referinta
= eroare
u = comanda;
m = executie;
z = calitate;
v = perturbatie
Intrare sau
element de masura
SRA
Dispozitiv de
comandaEE P
Echipamente de automatizare
uu' m yRegulatorul prelucreaza referinta yr si iesirea masurata y sau / si eroarea dupalegi bine definite. Marimea de eroare se genereaza automat in cadrulregulatorului.
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
19/31
19Capitolul 1: Introducere in automatizari
Sisteme de reglare automata
Se spune ca un sistem de reglare automata (SRA)indeplineste sarcinade reglaredaca indiferent de actiunea marimilor exogene ce actioneazaasupra procesului este indeplinita conditia:
yRA
Obiect
condus
(P)
yr u
v1 v2
y
+ -
0)(lim =
tt
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
20/31
20Capitolul 1: Introducere in automatizari
Clasificarea sistemelor de reglare automata
SRA se pot clasifica in:
sisteme de rejectie a perturbatiilor (cu referinta fixa); SRA asigurafunctionarea procesului intr-un regim stationar fixat prin yr = ct, indiferent
e ac unea per ur a or a ve v .
sisteme de urmarire functia de reglare are ca efect final urmarireacat mai fidela de catre marimea masurata a marimii de referinta.
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
21/31
21Capitolul 1: Introducere in automatizari
Clasificarea sistemelor de reglare automata
RA Pu
v1 v2
y
T
v
SRA cu actiune directa
T
RA P
Reglareperturbatie
Filtru
perturbatie
+
+
+
-
yyr
SRA combinat (reglare dupa referinta si perturbatie)
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
22/31
22Capitolul 1: Introducere in automatizari
Clasificarea sistemelor de reglare automata
v1 v2
yrRA2 RA1 EE P1 T1 T2P2
y2
y1
u1
z1 z2y1
+ +-
-
Structura de reglare in cascada a doua variabile z1 si z2
y2
mu2
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
23/31
23Capitolul 1: Introducere in automatizari
Exemplu de automatizare. Degazorul
Pentru a asigura degazarea si evacuarea gazelor antrenate de fluxurilede apa si abur ce ajung in rezervorul degazorului, acesta este prevazut cudoua reglaje automate:
o unul de presiuneo s unu e n ve .
In cazul celui din urma, reglarea nivelului se realizeaza automat cuajutorul dispozitivului de automatizare cu plutitor care in functie de nivelulapei in rezervor, variaza deschiderea ventilului prin intermediul unor pargii
si in mod implicit si debitul apei de adaos introdusa in rezervor.
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
24/31
24Capitolul 1: Introducere in automatizari
Exemplu de automatizare. Degazorul
In exemplul consideratdegazorul constituieinstalatia de automatizat(obiectul condus) iar
23
5
D apaadaos
4
e emen e e , , s
dispozitivul de automatizare.
Traductorul de nivel constadintr-un plutitor inecat 1, cu
o greutate specifica maimare decat cea a apei
D apa alimentare cazan
Echipament de
automatizare
Degazor
u EE (5) T(1)RA(2,3,4
)
m = debit apa
adaos
z = nivelul
in rezervor y
y
v1 = debit apa
alimentare
cazan
v2 = debit abur
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
25/31
25Capitolul 1: Introducere in automatizari
Exemplu de automatizare. Degazorul
Asupra acestuia actioneaza treiforte : greutatea proprie G,forta data de sistemul detransmisie T care e constantasi forta de im in ere a a ei
23
5
D apaadaos
4
dislocuite F:F=Vunde V este volumul de apadislocuit de plutitor (proportionalcu inaltimea scufundata a
plutitorului H, de ex. V=SH) iar este greutatea specifica a apei.
D apa alimentare cazan
Echipament de
automatizare
Degazor
u EE (5) T(1)RA(2,3,4
)
m = debit apa
adaos
z = nivelul
in rezervor y
y
v1 = debit apa
alimentare
cazan
v2 = debit abur
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
26/31
26Capitolul 1: Introducere in automatizari
Exemplu de automatizare. Degazorul
La echilibru, in regim stationar :G T - HS=0si cum G, T, S si suntconstante, rezulta :2
3
5
D apaadaos
4
D apa alimentare cazan
Echipament de
automatizare
Degazor
u EE (5) T(1)RA(2,3,4
)
m = debit apa
adaos
z = nivelul
in rezervor y
y
v1 = debit apa
alimentare
cazan
v2 = debit abur
H
S= =ct
In concluzie adancimea descufundare H a plutitoruluiramane tot timpul aceiasi, ceeace inseamna ca plutitorulurmareste variatia de nivel.
Variatia plutitorului estetransmisa prin tija 2, care prinintermediul parghiei 3antreneaza prin tija 4 ventilul dereglare 5.
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
27/31
27
Capitolul 1: Introducere in automatizari
Scheme folosite in automatica
Conceptia privind functionarea si realizarea fizica a oricarei instalatiide automatizare (comanda, reglare, semnalizare, etc.) sematerializeaza in faza de proiectare in scheme care fac parte
.
Schemele folosite in automatica se pot impartii in urmatoarele grupe :
oScheme functionaleoScheme de montareoDocumente generale
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
28/31
28
Capitolul 1: Introducere in automatizari
Scheme folosite in automatica
Scheme functionalescheme tehnologice cu automatizari (sau P&ID - Process and Instrumentation Diagram) :in care sunt reprezentate atat elementele instalatieiautomatizate cu legaturile functionale cat si elementele si circuitele instalatiei deautomatizare.
scheme bloc: cuprind elemente ale instalatiei de automatizare cu legaturilefunctionale dintre ele, astfel incat din ele sa rezulte principiul de functionare alinstalatiei de automatizare.scheme desfasurate : reprezinta legaturile dintre aparate sau dintreelementele componente ale acestora, care permit intelegerea si urmarirea
functionarii efective a circuitelor electrice ;scheme de alimentare : cuprind alimentarea cu energie a instalatiei de
automatizare.diagrame functionale : cuprind starile de functionare succesive aleinstalatiei cu mentionarea eventualelor temporizari intre operatii succesive.
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
29/31
29
Capitolul 1: Introducere in automatizari
Scheme folosite in automatica
Scheme functionale
scheme tehnologicecu automatizari (sau
P&ID - Process and
~
~
S1
f1
u1
BCS
PTo
APA
ABUR 6 bar
DEGAZOR 6 bar1
PC
r
Instrumentation Diagram)
scheme bloc
scheme desfasurate
PID BCS DEGAZORTRADUCTOR
DE PRESIUNE+
y
f1
EA+ORS1
yr u z
PC EE
1r
a)
b)
~
~
~
~~ ~
EPA 1 EPA 2~ ~
1g
PI
m
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
30/31
30
Capitolul 1: Introducere in automatizari
Scheme folosite in automatica
Scheme functionale
scheme tehnologicecu automatizari (sau
P&ID - Process and
R NLA
eContrapanouGE 01
o o o
o o o o+ +T J
U1
FE102 B
U V G
Instrumentation Diagram)
scheme bloc
scheme desfasurate oooo
o o
g1
AI 192
+
oo
Panou
GE 01
Local
1 2 3 4 5 6 7 8o oo
oooo
o o ooo
U V2B 27
BCS
oo o ooo o o
1 2S1
MRD 1
o
o
o
o
PD
oo o
o o o+
E
r1
ELC113C
+M T1
ooo o o
T2 C1 C2 U N
IP
o o
f1
FE1 GM
+B E
c)
-
7/22/2019 Automatizarea Proceselor Termo-Energetice
31/31
31
Capitolul 1: Introducere in automatizari
Scheme folosite in automatica
Scheme de montarescheme sau tabele de conexiuni interioare : pe baza carora se executalegaturile dintre aparate precum si legaturile dintre aparate si sirurile de clemedin interiorul tablourilor sau pupitrelor de comanda.schemele sau tabelele de conexiuni exterioare: e baza carora se executa
legaturile dintre echipamente si aparatele locale (traductoare, butoane decomanda, actionari, ....)planuri de montare:care fac parte din proiectul tehnic constructiv al fiecaruiechipament de automatizare si servesc la montajul accestuia (echipari depanori, inscriptii pe etichete, trasee de cabluri, etc.)
Documente generale : cuprind celelalte informatii necesare procurarii
echipamentelor si materialelor cu care se executa instalatia de automatizareproiectata (specificatii de echipamente, fise tehnice, jurnale de cabluri siconducte)