INSTALATIA DE AUTOMATIZARE

CAZAN DE ABUR TIP CR 30

MEMORIU DE PREZENTARE

1.   GENERALITATI

Prezentul proiect trateaza, la nivel de documentatie de executie, instalatia de ardere si automatizare a cazanului de abur tip CR 30 de la CE CRAIOVA, SE ISALNITA, jud. Dolj.

Prezenta documentatie a fost elaborata pe baza urmatoarelor:

contractul nr. 1811/2007 incheiat intre SC ENECA SRL si SC CALOR SRL  Bucuresti;

prescriptiile tehnice ISCIR C1-2003 si C 11 - 2003;

standardele si normele in vigoare privind proiectarea instalatiilor electrice si de automatizare;

normele de protectia muncii si de prevenirea incendiilor.

2.   DESCRIEREA INSTALATIEI TEHNOLOGICE

Instalatia tehnologica este un cazan de abur cu circulatie naturala, cu trei drumuri orizontale de gaze de ardere, sistem vaporizator cu un tambur superior si altul inferior, supraincalzitor si preincalzitor de aer. Cazanul functioneaza cu suprapresiune pe partea gazelor de ardere, fiind prevazut cu ventilator de aer, care asigura atat aerul necesar arderii, cat si evacuarea gazelor arse la cos.

Din punct de vedere al combustibilului utilizat cazanul functioneaza cu gaze naturale. Instalatia de ardere este alcatuita din 2 arzatoare dispuse pe doua nivele in frontal cazanului

Cazanul este destinat sa produca abur supraincalzit cu urmatorii parametri:

debit   D = 30 t/h;

presiune  P  =15 bar,

temperaturaT =   250 sC.

2.1.       Circuit aer – gaze de ardere

Aerul necesar arderii combustibilului este furnizat de un ventilator actionat electric. Aerul este dirijat printr-un canal in preincalzitorul de aer unde i se ridica temperatura, dupa care ajunge prin doua canale la cele doua arzatoare. Pe fiecare din acestea sunt prevazute clape de reglare.

Presiunea de aer este controlata de un aparat director montat pe aspiratia ventilatorului.

Gazele rezultate din arderea combustibilului cedeaza partial caldura peretilor focarului, care constituie primul drum de gaze arse. In drumul II gazele strabat supraincalzitorul, sistemul convectiv, dupa care au un traseu ascendant in preincalzitorul de aer, care constituie drumul III de gaze arse, dupa care sunt evacuate la cos.

2.2.       Circuit gaze naturale

Cazanul este dotat cu instalatie de ardere gaze naturale, alcatuita din doua arzatoare modulante, amplasate pe doua nivele in frontal cazanului.

Instalatia de ardere are in componenta sa doua servomotoare care actioneaza concomitent cele doua clapete de aer si gaze, aflate pe fiecare arzator in parte.

2.3.       Circuit gaz si aer piloti

Aprinderea se face cu un aprinzator pilot cu gaz. Aprinzatorul este prevazut cu regulator de presiune, electroventil NI, transformator de aprindere,  si dispozitiv  pentru supravegherea flacarii. Aerul necesar este furnizat de un ventilator de aer.

3.   INSTALATIA DE AUTOMATIZARE – DESCRIERE FUNCTIONALA

Instalatia de automatizare cu care este dotat cazanul cuprinde: masura, reglare automata, protectii si interblocari, semnalizari optice si acustice, telecomenzi, monitorizare date , realizate cu un automat programabil redundant tip SIEMENS.

3.1.       Masura

Pentru urmarirea parametrilor cazanului sunt prevazute indicari locale sau la tabloul de comanda, inregistrari si contorizari .

La tabloul de comanda valorile parametrilor sunt afisate pe ecranul panoului operator.

Debitul de gaz natural este corectat in functie de presiune si temperatura.

In afara afisarii parametrilor instalatiei de ardere, se vor afisa parametrii cazanului, semnalele fiind preluate din instalatia existenta a beneficiarului. 

3.2.       Reglare automata

Cazanul este dotat cu o instalatie de reglare automata care  asigura functionarea normala a acestuia in domeniul 40 ÷ 100 % sarcina.

a)   Bucla reglare automata sarcina

Sarcina cazanului se regleaza in asa fel incat sa se mentina tot timpul o presiune constanta a aburului la iesirea din cazan. Parametru intrare – presiune abur in cazan, semnal 4…20 mA, pentru 0…25 bar. La modificarea presiunii in cazan, traductorul de presiune transmite un semnal, care este prelucrat de regulator (cu iesire pe relee) si care apoi comanda servomotoarele de sarcina (prevazute cu indicare de pozitie).

b)   Bucla reglare automata presiune aer

Are ca scop mentinerea constanta a raportului aer-combustibil

Parametru intrare – presiune aer refulare ventilator de aer, semnal 4…20 mA, pentru 0…100 mbar. La modificarea presiunii aerului de ardere, traductorul de presiune transmite un semnal, care este prelucrat de regulatorul cu iesire 4…20 mA. Elementul comandat este servomotorul cu actionare electrica de pe aspiratia ventilatorului de aer (prevazut cu indicare de pozitie).

3.3.       Protectii si interblocari

Instalatia de protectie asigura oprirea automata a cazanului in urmatoarele cazuri:

nivel maxim in tambur + 100 mm fata de nivelul normal;

nivel min tambur  -70 mm fata de nivelul normal;

presiune maxima abur 17,5 bar;

temperatura maxima abur 270 sC;

presiune minima gaze naturale 200 mbar;

presiune maxima gaze naturale 700 mbar;

presiune minima aer 10 mbar;

stingerea focului la arzatoare.

ESEU: Controler pentru pompa STP1 ESEU: Caracteristica de frecventa a circuitelor cuplate si a amplificatoarelor

Interblocari:

conditie pornire arzatoare:

servomotor sarcina pozitie inchis;

preventilare efectuata;

circuit de gaz natural etans.

3.4.       Semnalizari

Sunt prevazute urmatoarele semnalizari:

a)   semnalizari functionale realizate in soft si afisate pe ecranul panoului operator:

ventilator aer  pornit-oprit;

ventilator aer piloti pornit-oprit;

arzator 1 pornit-oprit;

arzator 2 pornit-oprit;

conditii indeplinite arzator 1;

conditii indeplinite arzator 2;

pilot pornit arzator 1;

pilot pornit arzator 2;

scanteie pilot arzator 1;

scanteie pilot arzator 2;

conditii generale in functiune.

b)   semnalizari preventive realizate in soft si afisate pe ecranul panoului operator:

nivel scazut– 50 mm;

nivel crescut   + 70 mm;

presiune crescuta abur   16 bar;

temperatura crescuta abur 260 sC;

presiune scazuta aer   15 mbar;

presiune scazuta gaz  300 mbar;

presiune crescuta gaz 600 mbar;

presiune scazuta gaz arzator 1150 mbar;

presiune scazuta gaz arzator 2150 mbar;

presiune scazuta gaz piloti 50 mbar;

presiune scazuta aer piloti   5 mbar;

presiune scazuta gaze arse 120 mbar.

c)   semnalizari de avarie:

protectie generala in functiune.

3.5.       Telecomenzi

De la tabloul de comanda sunt posibile urmatoarele telecomenzi:

creste-scade pentru toate elementele de executie pentru reglare;

comutare automat-manual pentru toate buclele de reglare automata;

stabilirea valorii marimii de referinta pentru toate buclele de reglare automata;

pornire-oprire ventilator de aer;

pornire-oprire arzator;

pornire-oprire ventilator piloti.

3.6.       Programe automate

Instalatia de automatizare va permite efectuarea urmatoarelor programe automate:

preventilarea cazanului, cu urmatoarele secvente: se deschid clapele de aer ale celor doua arzatoare, se preventileaza timp de 9 minute, se inchid clapele de aer si se semnalizeaza “Preventilare terminata”;

verificarea etanseitatii circuitului de gaze naturale, cu urmatoarele secvente: se inchide electroventilul de aerisire, se verifica presiunea dupa VIR (aceasta nu trebuie sa creasca), se deschide ventilul de ocolire timp de 3 secunde si se umple circuitul de gaz, se verifica din nou presiunea dupa VIR (aceasta nu trebuie sa scada), se deschide VIR-ul principal, se deschide pentru scurt timp electroventilul de aerisire pentru eliminarea aerului si apoi se semnalizeaza “Circuit de gaze naturale etans”;

comanda arzatorului de gaze naturale, cu urmatoarele secvente: se verifica daca sunt indeplinite conditiile, se porneste pilotul, se asteapta stabilizarea flacarii pilotului, se deschide electroventilul arzatorului, dupa timpul de siguranta se opreste pilotul, se verifica existenta flacarii si se semnalizeaza “Arzator in functiune”.

4.   INSTALATIA DE AUTOMATIZARE – DESCRIERE CONSTRUCTIVA

Instalatia de automatizare are urmatoarele componente principale: aparatura locala si echipamentele de automatizare.

4.1.       Aparatura locala

Aparatura locala este in executie normala si consta din:

aparate pentru masurarea presiunii: traductoare electronice, presostate, manometre;

aparate pentru masurarea temperaturii: traductoare electronice, termometre;

aparate pentru masurarea debitului: strangulare si traductor electronic de presiune diferentiala;

aparate pentru supravegherea flacarii arzatoarelor.

4.2.       Echipamentele de automatizare

Echipamentele de automatizare contin toate componentele sistemului de conducere, cu exceptia imprimantei. Panoul operator este amplasat pe fata dulapului. Echipamentele mai contin automate de ardere, relee intermediare si sigurante. Toata aparatura este amplasata intr-un dulap cu dimensiunile 1600×2000×400 mm.

4.3.       Alimentarea cu energie

Pentru alimentarea cu energie electrica a instalatiei automate sunt necesare urmatoarele circuite:

tensiune trifazata 380 V 50 Hz pentru motoare;

tensiune monofazata 220 V 50 Hz pentru aparatura de automatizare si servomotoare;

4.4.       Conditii tehnice de executie si montaj

Toate aparatele locale trebuie sa fie omologate, sa corespunda standardelor sau normelor de fabricatie iar materialele sa corespunda normelor in vigoare.

Toate aparatele vor fi marcate cu simbolurile din schema tehnologica cu automatizari.

Elementele locale de automatizare vor fi amplasate pe cat posibil in locuri ferite de vibratii, radiatii termice intense, umezeala, praf, substante agresive, pericol de lovire sau stropire accidentala, avand in vedere totodata accesibilitatea pentru montaj, verificare si intretinere in timpul exploatarii.

La amplasarea dispozitivelor locale pentru masurarea debitelor se vor respecta portiunile rectilinii de conducte prevazute de norme.

Prinderea elementelor locale de automatizare pe tevi de sustinere, suporti, stelaje etc. va corespunde indicatiilor cuprinse in manualul tehnic de insotire elaborat de producator. Constructia de sustinere precum si tevile de impuls vor fi protejate impotriva coroziunii prin vopsire.

Toate aparatele locale prevazute cu borna de protectie vor fi legate la centura de punere la pamant a centralei.

Toate cablurile de legatura si conductoarele vor fi marcate la ambele capete cu etichete.

La pozarea cablurilor vor fi luate toate masurile de protectie impotriva deteriorarilor mecanice, a radiatiilor termice, a substantelor agresive, etc.

Conductoarele de legatura pentru motoare vor fi prevazute cu papuci de legatura.

Cablurile de semnal vor avea trasee diferite de cele de forta.

Cablurile vor fi pozate in jgheaburi de cabluri.

Inainte de punerea in functiune a instalatiei cablurile vor fi incercate conform normelor in vigoare.

Echipamentele de automatizare trebuie sa fie realizate in constructie rigida, robusta, sa fie rezistente la vibratii si zdruncinaturi.

Toate aparatele care se monteaza in echipament trebuie sa fie omologate, sa corespunda standardelor sau normelor de fabricatie iar materialele sa corespunda standardelor in vigoare.

Placile cu aparate si contrapanoul vor fi prevazute cu suruburi de legare la bara de nul a echipamentului

Fiecare echipament va fi prevazut cu surub de legare la centura de punere la pamant a centralei.

Conductoarele de legare intre aparate vor fi din cupru in izolatie de PVC, rigid sau flexibil.

Capetele conductoarelor si cablurilor de legatura vor fi marcate cu simbolurile si bornele aparatelor la care sunt conectate.

Aparatele montate in echipament vor fi marcate in conformitate cu simbolurile din schemele desfasurate si specificatiile de aparate aferente.

4.5.       Conditii tehnice de exploatare si intretinere

Aparatele si echipamentele locale vor fi amplasate in urmatoarele conditii de mediu:

temperatura                  0÷50 sC

presiune                         860÷1060 mbar

umiditate relativa        max. 80 %

vibratii               max. 5 m/s²

atmosfera neutra

Se va asigura accesul pentru exploatare, intretinere si verificare.

5.   SISTEMUL DIGITAL SI PROGRAMUL DE APLICATIE

Sistemul digital, care realizeaza toate functiile prezentate in capitolul 3, face parte din gama SIMATIC S7 de la firma SIEMENS si are urmatoarele componente principale:

un automat programabil redundant tip SIMATIC S7-400H care are rolul de Master in cadrul sistemului; acesta este format din doua subunitati identice, avand fiecare o unitate centrala tip CPU 414H, o sursa de alimentare tip PS 407 si un procesor de comunicatie tip CP 443-1 cu interfata Ethernet; cele doua subunitati sunt sincronizate permanent printr-o legatura dubla care permite ca la iesirea din functiune a subunitatii active sa se transfere automat toate functiile la cealalta subunitate fara a intrerupe secventele programului;

un sistem I/O modular tip ET-200M cu rol de Slave in cadrul sistemului; contine module de intrari analogice tip SM 331 cu protocol Hart, module de iesiri analogice tip SM 332 cu protocol Hart, module de intrari digitale tip SM 321 si module de iesiri digitale tip SM 322; modulele sunt repartizate in 4 grupe, fiecare grup avand legatura redundanta la magistrala sistemului; modulele sunt conectate intre ele printr-o magistrala activa, care permite scoaterea oricaruia din ele in timpul functionarii fara a perturba functionarea celorlalte;

o magistrala redundanta tip PROFIBUS DP la care sunt conectate automatul programabil redundant si cele 4 grupe de module I/O;

un panou operator tip MP 277 cu ecran senzitiv (Touch Panel) cu diagonala de 10.4” si cu rezolutie 640×480 pixeli; panoul operator comunica cu automatul programabil printr-o magistrala separata tip MPI (specifica SIEMENS); este prevazut cu interfete Ethernet si USB; programul de aplicatie este salvat pe un card tip SD care poate fi utilizat si pentru arhivarea parametrilor din proces;

o imprimanta laser color tip HP LaserJet 2600; are interfete USB si Ethernet;

o magistrala Ethernet la care sunt conectate: automatul programabil, panoul operator si imprimanta; accesul se face printr-un switch de retea cu 8 intrari RJ 45.

Schema sistemului digital este data in desenul ECA 1811-SC.

Programul de aplicatie este realizat cu limbajul de programare SIMATIC STEP 7 pentru automatul programabil redundant S7 400 si cu WinCC Flexible pentru panoul operator MP 270. Programul automatului programabil este identic pentru ambele subunitati, care gestioneaza o baza de date comuna. Programul de aplicatie pentru panoul operator identifica automat Master-ul si schimba automat conexiunea pe subunitatea activa a sistemului redundant.

Interfata operatorului cu procesul este panoul-operator; aici se afiseaza toate informatiile si sunt prevazute toate mijloacele de comanda, necesare pentru conducerea si supravegherea instalatiei. Dupa punerea in functiune a sistemului digital pe display este afisata imaginea (ecran) principala, de ansamblu. Imaginea contine elemente care pot fi activate prin atingere cu degetul; in acest fel se navigheaza prin sistemul de imagini aferente programului de aplicatie si tot in acest fel se dau comenzile operative.

Continutul general al ecranelor configurate prin programul de aplicatie este:

un header care are in partea dreapta data si ora curente; acestea pot fi modificate cu ajutorul utilitarelor sistemului de operare Windows CE;

butoane, de forma unor sageti, plasate in partea de jos, pentru navigare succesiva intre ecrane; ordinea este fixa (> ANSAMBLU GENERAL > CAZAN PROPRIUZIS > INSTALATIA DE ARDERE > ARZATOR 1 > ARZATOR 2 > ANSAMBLU GENERAL >) si poate fi parcursa in ambele sensuri;

buton de forma unei sageti, plasat in stanga sus, pentru revenire directa in ecranul principal (ANSAMBLU GENERAL

butoane cu etichete corespunzatoare pentru acces direct la diverse ecrane;

butoane si comutatoare similare celor fizice, cu etichete corespunzatoare, pentru lansarea comenzilor operative in instalatie;

casete de text in care sunt afisate valorile (si unitatile de masura), reactualizate dinamic, ale parametrilor din proces;

schemele simplificate ale circuitelor tehnologice, cu toate elementele care pot fi controlate; aceste elemente au atribute dinamice si prezinta starea efectiva la momentul respectiv (semnalizari functionale);

semnalizari preventive (sub forma unui text negru care palpaie pe fond galben) si de avarie (sub forma unui text alb care palpaie pe fond rosu);

bar-grafuri pentru marimile analogice; contin valoarea curenta in forma grafica si numerica, limita de scala si unitatea de masura;

inregistrari din memorie pentru principalii parametri, sub forma unor curbe (grafice).

Semnalizarile preventive si de avarie sunt afisate numai atat timp cat sunt active; evenimentele respective se inregistreaza si pot fi vazute intr-un ecran separat (ISTORIC SEMNALIZARI

Ecranele configurate prin programul de aplicatie sunt:

ANSAMBLU GENERAL – este ecranul principal care se afiseaza la pornirea aplicatiei si in care se poate reveni direct din oricare alt ecran; afiseaza valorile principalilor parametri si permite accesul la celelalte ecrane; tot aici sunt prevazute si cateva comenzi importante;

CAZAN PROPRIUZIS afiseaza circuitele apa-abur si aer de ardere, cu valorile parametrilor aferenti;

INSTALATIA DE ARDERE – afiseaza circuitele de gaz principal, gaz piloti si aer piloti, cu valorile parametrilor si starea elementelor de executie;

ARZATOR 1 – contine schema detaliata a arzatorului 1, starea elementelor de executie, comenzi si semnalizari aferente secventelor de aprindere;

ARZATOR 2 – contine schema detaliata a arzatorului 2, starea elementelor de executie, comenzi si semnalizari aferente secventelor de aprindere;

REGLARE SARCINA – afiseaza parametrii care intervin in bucla de reglare a sarcinii si starea elementelor de executie; de aici este posibila alegerea regimului (manual/automat) si modificarea referintei; printr-un buton protejat cu parola se face accesul la parametrii de acordare, dar se recomanda sa nu se modifice valorile stabilite la punerea in functiune;

REGLARE PRESIUNE AER – afiseaza parametrii care intervin in bucla de reglare a aerului total si starea elementelor de executie; de aici este posibila alegerea regimului (manual/automat) si modificarea referintei; printr-un buton protejat cu parola se face accesul la parametrii de acordare, dar se recomanda sa nu se modifice valorile stabilite la punerea in functiune;

6.   MASURI PENTRU PROTECTIA MUNCII

Toate aparatele, atat cele locale cat si cele din dulapurile de comanda, prevazute cu borna de impamantare, vor fi legate in mod obligatoriu la bara de nul.

Toate dulapurile vor fi prevazute cu surub de impamantare si vor fi legate la bara de nul.

O atentie deosebita va trebui acordata initierii personalului de exploatare, pentru a cunoaste temeinic functionarea si exploatarea instalatiilor precum si normele de tehnica protectiei si securitatii muncii.

Personalul de serviciu va fi calificat si cu absolvirea unui curs specializat pentru deservirea unitatilor energetice. Personalul de deservire va fi instruit periodic si examinat asupra exploatarii instalatiei.