Компания ПРОЕКТ-П совместно с ООО "Активконтролс" (г.Москва) в период с мая 2012г. по июнь 2013г. разработали автоматизированную систему управления системой вентиляции газопоршневой теплоэлектростанции.

Газопоршневая теплоэлектростанция является резервным источником тепловой и электрической энергии аквапарка "Горки" туристического комплекса "Окская жемчужина" г.Рязань. Газопоршневая теплоэлектростанция состоит из двух теплоэлектростанций контейнерного типа, работающих на одну тепловую и электрическую нагрузки. Мощность каждой теплоэлектростанции составляет 1,8 МВт (1.25 МВт — электрической энергии и 0.55МВт — тепловой энергии). Для нормального функционирования газопоршневого установки необходимо, чтобы температура воздуха в контейнере в была в диапазоне +18…+26 ‘С. Функцию подачи и регулирования температуры воздуха в контейнере осуществляет система вентиляции контейнера.

В задачи компании ПРОЕКТ-П входила разработка программного обеспечения автоматизированной системы управления вентиляцией, а также пуско-наладочные работы системы вентиляции.

В состав системы вентиляции контейнера входят: приточная вентиляционная камера, в состав которой входят приточные клапаны и вентиляторы, а также теплообменник и насос подогрева системы подогрева приточного воздуха; клапаны естественной вентиляции; циркуляционные клапаны и вентиляторы; шкаф управления вентиляцией; датчики и контрольно-измерительное оборудование.

Шкаф управления вентиляцией, также является распределительным щитом электропитания собственных нужд газопоршневой установки. Шкаф управления вентиляцией имеет резервный источник бесперебойного питания от которого запитаны контроллер, модули ввода-вывода, панель оператора, а также сигнализатор загазованности и прибор пожарной сигнализации.

Система вентиляции имеет три ступени вентиляции:
1 ступень — работают только приточные вентиляторы, регулирование температуры воздуха осуществляется изменением потока приточного воздуха;
2 ступень — работают приточные и рециркуляционные вентиляторы, приточные вентиляторы работают на минимальных оборотах, регулирование температуры воздуха в контейнере осуществляется изменением потока циркуляционного воздуха;
3 ступень — работают приточные и рециркуляционные вентиляторы, а также насос подогрева приточного воздуха, приточные вентиляторы работают на минимальных оборотах, рециркуляционные вентиляторы — на максимальных, регулирование температуры воздуха в контейнере осуществляется изменением потока теплоносителя системы подогрева приточного воздуха.

Автоматика системы вентиляции газопоршневой теплоэлектростанции построена на базе следующего оборудования:
— 6 частотных преобразователей Schnider Electric серии ATV;
— 1 программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК100;
— 1 модуль дискретного ввода ОВЕН МВ110-16ДН;
— 1 модуль дискретного вывода ОВЕН МУ110-16Р;
— 1 модуль аналогового ввода ОВЕН МВ110-8А;
— 1 модуль аналогового ввода ОВЕН МУ110-8И;
— 1 панель оператора ОВЕН СП270.

Краткое описание автоматизированной системы управления:

Система вентиляции контейнера имеет три режима работы: автоматический, полуавтоматический и ручной.
В ручном режиме управление исполнительными механизмами осуществляется с помощью переключателей и кнопок расположенных на двери шкафа управления вентиляцией. В ручном режиме приточные и рециркуляционные вентиляторы, а также насос подогрева включаются через электромагнитный пускатель на полную мощность.
В полуавтоматическом режиме управление исполнительными механизмами осуществляется так же как и в ручном. В отличие от ручного режима приточные вентиляторы, рециркуляционные вентиляторы и насос подогрева включаются через частотные преобразователи. Степень нагрузки вентиляторов и насоса задается с панели оператора.
В автоматическом режиме управление исполнительными механизмами осуществляет программируемый логический контроллер. Существует два режима запуска системы вентиляции в автоматическом режиме:
Режим запуска с панели оператора. В этом режиме запуск и останов системы вентиляции осуществляется с панели оператора с помощью кнопок "ПУСК" и "СТОП" экрана "Мнемосхема".
Дистанционный режим запуска. В этом режиме система вентиляции запускается при поступлении сигнала удаленного старта от системы управления газопоршневой установки.

Система вентиляции контейнера имеет три ступени вентиляции, переход между ступенями осуществляется по температуре воздуха в контейнере. На панели оператора задаются три уставки температуры: верхняя граница перехода между ступенями вентиляции, уставка температуры воздуха в контейнере, нижняя граница перехода между ступенями вентиляции; а также время перехода между ступенями вентиляции. При понижении температуры воздуха в контейнере ниже нижней границы перехода между ступенями вентиляции система вентиляции автоматически переходит на более высокую ступень вентиляции. При повышении температуры воздуха в контейнере выше верхней границы перехода между ступенями вентиляции система вентиляции переходит на более низкую ступень вентиляции. Переход между ступенями вентиляции осуществляется с задержкой по времени, что исключает «перепрыгивание» через ступень вентиляции. На каждой ступени вентиляции система автоматики регулирует температуру воздуха в контейнере относительно уставки температуры воздуха.

На первой ступени вентиляции открываются клапана приточной и естественной вентиляции, включаются приточные вентиляторы. Регулирование температуры воздуха в контейнере осуществляется изменением потока приточного воздуха. Поток приточного воздуха изменяется частотой вращения приточных вентиляторов. Если температура воздуха в контейнере понижается ниже нижней границы перехода между ступенями вентиляции (выполняется условие перехода на более высокую ступень вентиляции), включается вторая ступень вентиляции. При этом запускается таймер задержки перехода между ступенями вентиляции, отключается проверка условий перехода между ступенями вентиляции. Открываются клапаны рециркуляции, включаются рециркуляционные вентиляторы. Рециркуляционный воздух поступает в приточную камеру, тем самым подмешивается холодный приточный воздух с более теплым воздухом из контейнера. Приточные вентиляторы при этом работают на минимальных оборотах. Регулирование температуры воздуха в контейнере осуществляется изменением потока рециркуляционного воздуха. По срабатыванию таймера задержки перехода между ступенями вентиляции возобновляется проверка условия перехода между ступенями вентиляции. Если температура воздуха в контейнере вновь становиться ниже нижней границы перехода между ступенями вентиляции включается третья ступень вентиляции. При этом также запускается таймер задержки перехода между ступенями вентиляции и отключается проверка условий перехода между ступенями вентиляции. Включается насос подогрева приточного воздуха. Приточные вентиляторы при этом работают на минимальных оборотах, рециркуляционные вентиляторы на максимальных. Регулирование температуры воздуха в контейнере осуществляется изменением потока теплоносителя в системе подогрева приточного воздуха. Поток теплоносителя изменяется частотой вращения насоса подогрева. По истечению времени таймера задержки перехода между ступенями вентиляции возобновляется проверка условия перехода между ступенями вентиляции. Если температура воздуха в контейнере становиться выше верхней границы перехода между ступенями вентиляции (выполняется условие перехода на более низкую ступень вентиляции), происходит переход с третьей ступени вентиляции на вторую. Переход на более низкие ступени аналогичен переходу на более высокие ступени вентиляции. При каждом переходе на более низкую ступень вентиляции также запускается таймер задержки проверки условия перехода между ступенями вентиляции и на время задержки отключается проверка условия перехода между ступенями.

В системе управления вентиляцией заложена функция проветривания контейнера при перегреве контейнера в летнее время. Активация данной функции, а также настройки температурных границ проветривания задаются с панели оператора. Проветривание при перегреве включается только при не запущенной системе вентиляции.

К системе вентиляции подключены сигнализатор загазованности по метану и угарному газу, а также пожарная сигнализация. При срабатывании сигнализатора загазованности по первому порогу загазованности включается режим проветривание контейнера и формируется авария загазованности по первому порогу. Открываются клапаны приточной и естественной вентиляции, приточные вентиляторы включаются на полную мощность. При срабатывании сигнализаторов газа по второму порогу загазованности система вентиляции останавливается, формируется авария загазованности по второму порогу загазованности. При срабатывании пожарной сигнализации система вентиляции останавливается, формируется авария пожарной сигнализации.
При отсутствии аварий загазованности и пожарной сигнализации система вентиляции выдает сигнал разрешения работы газопоршневой установки. При срабатывании сигнализатора загазованности или пожарной сигнализации сигнал разрешения работы газопоршневой установки снимается, если установка работала, то она останавливается.

Кроме аварий загазованности и пожарной сигнализации шкаф управления вентиляцией контролирует следующие аварии: аварии частотных преобразователей, аварии перегрева двигателей приточных и рециркуляционных вентиляторов и насоса подогрева, аварии открытия клапанов приточной и естественной вентиляции, а также клапанов рециркуляции.

На панели оператора отображается мнемосхема системы вентиляции газопоршневой теплоэлектростанции, график изменения температуры в контейнере за 10 минут, архив аварий. Задаются уставка температуры воздуха в контейнере, уставки верхней и нижней границ перехода между ступенями вентиляции, время задержки проверки условия перехода между ступенями вентиляции; параметры ПИД-регуляторов приточных и рециркуляционных вентиляторов, а также насоса подогрева; настройки режима проветривания.

В АСУ ТП системы вентиляции реализована возможность диспетчеризации параметров технологического процесса посредством SCADA системы. Подключение удаленного компьютера к ПЛК осуществляется через интерфейс связи Ethernet, протокол связи Modbus-TCP.