Компрессорные станции предназначены для получения сжатого воздуха, являющегося источником энергии для работы пневматического технологического оборудования. Параметром, характеризующим работу компрессоров и присоединенных к ним потребителям, является давление сжатого воздуха: снижение давления у рабочего оборудования снижает его производительность, а увеличение давления выше требуемого приводит к росту потерь (утечек) сжатого воздуха в атмосферу и, следовательно, к ухудшению показателей работы компрессорной станции (увеличиваются удельные энергозатраты на производство сжатого воздуха).
Система автоматизации компрессорной станции должна:
- Обеспечить работу компрессорных агрегатов с максимальным экономическим эффектом и безопасностью эксплуатации
- Предотвращать аварийные режимы
- Обеспечивать частичное или полное исключение обслуживающего персонала
- Поддерживать давление, требуемое для оптимального проведения технологических процессов
- Обеспечить автоматическое включение резерва и вывод агрегатов в резерв
На современном этапе научно-технического прогресса все эти задачи наиболее эффективно могут быть решены применением для автоматизации компрессорных станций распределенных микропроцессорных АСУ с двумя уровнями управления и регулируемого электропривода компрессора. На рисунке представлена функциональная структура компрессорной системы автоматизации шахтной компрессорной станции. Верхний уровень управления этой системы включает в себя управляющий компьютер (УК) и оператора (диспетчера). Нижний уровень управления выполнен на программируемых логических контроллерах (ПЛК) по одному на каждый компрессорный агрегат, датчиках и исполнительных устройствах. УК и ПЛК образуют управляющую вычислительную сеть на базе интерфейса RS-485.
На схеме приняты следующие обозначения:
- УК — управляющий компьютер
- ПЛКi, — i-ый программируемый логический контроллер
- КАi— i-ый компрессорный агрегат; i=1, 2…m — текущий номер КА и ПЛК
- ПМУ — панель местного управления КА; Д — датчики теплотехнических параметров и состояний элементов КА
- ДМ — датчик мощности N, потребляемой электроприводами работающих компрессоров станции
- ДД — датчик давления Р сжатого воздуха
- Qi – производительность i-го КА
- X̅ — вектор контролируемых теплотехнических параметров и состояния одного КА
- U̅ — вектор управляющих воздействий на рабочий и исполнительные приводы одного КА
- X̅ва — вектор контролируемых параметров и состояний вспомогательных агрегатов станции
- U̅ва — вектор управляющих воздействий на приводы и узлы вспомогательных агрегатов станции
При этом управляющий компьютер выполняет следующие функции: формирование и задание команд ПУСК/СТОП контроллерам компрессорных агрегатов:
- Стабилизация давления сжатого воздуха в пневмосистеме, измеряемого датчиком давления ДД в коллекторе станции путем изменения, в соответствии с результатом измерения давления, производительности и количества работающих компрессорных агрегатов
- Автоматический вывод компрессорных агрегатов из рабочего состояния в резерв и ввод их в работу из резерва при отказе работающих КА, и для поддержания заданного давления в пневмосети
- Автоматическое управление включением/отключением вспомогательных агрегатов компрессорной станции (системы охлаждения, системы смазки КА и др.)
Непрерывное вычисление показателя экономичности работы компрессоров, представляющего собой удельные энергозатраты станции на производство 1 м3 сжатого воздуха:
(1)
где
- N — мощность, потребляемая из сети электродвигателями работающих компрессоров и измеряемая датчиком ДМ в системе электропитания
- Q — расход сжатого воздуха, измеряемый датчиком ДР на выходе из коллектора компрессорной станции
Оперативный персонал или УК, используя показатель удельных энергозатрат, при наличии средств регулирования в пневмосети могут поддерживать оптимальное давление сжатого воздуха у потребителя; — визуализация состояния и параметров работы компрессорной станции.
Пуск/останов компрессорных агрегатов станции осуществляется по кольцевой схеме в соответствии с номерами, присвоенными компрессорным агрегатам при предварительной конфигурации системы управления.
Программируемые логические контроллеры выполняют функции локальных управляющих устройств, обеспечивая автоматическое управление, контроль и защиту отдельных компрессорных агрегатов. В качестве ПЛК предлагается использовать технологические контроллеры таких известных производителей, как Tecon, Siemens, Advantech и др.
В качестве управляющего компьютера могут использоваться как промышленные, так и персональные компьютеры.
Источник: Принципы построения компьютерной системы автоматизации шахтной компрессорной станции / А.Е. Медведев // Вестник КузГТУ. — 2007. — №3. — C. 34-35
