+ All Categories
Home > Documents > Automatizarea Proceselor Termo-Energetice

Automatizarea Proceselor Termo-Energetice

Date post: 10-Feb-2018
Category:
Upload: simelle
View: 321 times
Download: 5 times
Share this document with a friend

of 31

Transcript
  • 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)


Recommended