Система автоматизированного управления главной вентиляторной установкой

Аннотация

Система автоматизированного управления главной вентиляторной установкой рудника (ГВУ) обеспечивает автоматическое управление процессом проветривания шахты; эффективную, надежную и безаварийную работу вентагрегатов и вспомогательных устройств. Управление установкой осуществляется с панели оператора и АРМ оператора в местном, полуавтоматическом и автоматическом режимах.

Система реализована на базе программируемых логических  контроллеров Siemens Simatic S7-300 производства компании и системы вибромониторинга Rockwell Automation Dynamix. Интерфейс панели оператора выполнен с использованием сенсорной панели и программного обеспечения Simatic WinCC. Интерфейс АРМ оператора реализован на базе персонального компьютера с использованием программного обеспечения Wonderware System Platform.

Заказчик: ПАО "ГМК "Норильский никель"

Объект автоматизации: главная вентиляторная установка вентиляционного ствола №5 рудника "Таймырский"

Объем выполненных работ:разработка проектно-сметной документации и прикладного программного обеспечения.

Цели проекта

• повышение качества ведения технологического процесса, снижение вероятности возможных нарушений технологических регламентов и возникновения аварийных ситуаций за счет оснащения оборудования ГВУ современными средствами контроля, управления и защиты;
• повышение точности оценки технического состояния вентагрегатов (качества сборки, балансировки и центровки вентагрегатов и т.д) за счет внедрения современных средств вибромониторинга и вибродиагностики;
• обеспечение регистрации всех событий в системе для последующего анализа и совершенствования технологического процесса и регламента работы оборудования.

Ключевые технические решения

• подсистема управления силовой частью главного привода;
• подсистема контроля параметров главного привода;
• подсистема контроля параметров вибрации вентагрегатов;
• подсистема управления вспомогательными приводами.

Рис.1.

Структура системы

Уровень полевой автоматики

В качестве устройств полевой автоматики используются современные датчики и преобразователи ведущих мировых производителей.

Основными параметрами работы вентагрегата являются его производительность (расход воздуха) и создаваемая им депрессия (разность давлений). Расход воздуха измеряется как разность между напором воздушной струи во всасывающем канале и напором воздушной струи на входе в вентилятор. Депрессия измеряется как разность между напором воздушной струи во всасывающем канале и напором воздушной струи в нагнетательном канале. Измерение разности давлений в системе производится при помощи датчиков дифференциального давления Deltabar компании Endress+Hauser.

Контроль положения ляд осуществляется при помощи взрывозащищенных концевых выключателей производства Cortem Group, которые применяются для коммутации электрических цепей управления, сигнализации и контроля положения подвижных частей механизмов под воздействием управляющих упоров в определенных точках пути контролируемого объекта. Корпус выключателей выполнен из коррозионностойкого алюминиево-кремниевого сплава, устойчивого к солевому туману и другим химическим веществам, в том числе устойчивый к парам сероводорода и соляной кислоты, c защитой от влаги и пыли IP66.

Для контроля параметров маслосистемы (проток масла через подшипники вентагрегата, уровень и температура масла в маслобаке, давление масла в магистрали) применяются реле протока, импульсные радарные уровнемеры, датчики давления Siemens и Endress+Hauser.

Измерение скорости вращения выполняется инкрементальным паренным энкодером производства Baumer Hubner. В качестве датчиков вибрации применяются акселерометры общего назначения серии Entek 9200, производства Rockwell Automation (США).

Средний уровень

Средний уровень системы представлен программируемыми логическими контроллерами управления вентагрегатами и общими механизмами, станциями управления вспомогательными приводами, цифровыми самописцами параметров, а также системой вибрационного мониторинга. 

В качестве центральных устройств управления технологическим оборудованием применяются модульные программируемые логические контроллеры Siemens Simatic S7-300. Для управления вспомогательными приводами используются станции удаленного ввода – вывода Simatic ET200S, включающие в свой состав модули дискретного ввода/вывода, а также силовые модули (интеллектуальные пускатели), обеспечивающие непосредственный пуск и защиту электродвигателей. Применение такой концепции управления вспомогательными приводами позволяет уйти от сложных релейно – контакторных схем управления. Все блокировки осуществляются в программе ПЛК. Для отображения и регистрации параметров расхода и депрессии работы вентагрегата применяется цифровой дисплейный самописец Siemens Sirec D200.

Подсистема вибромониторинга реализована на базе модулей Entek XM производства Rockwell Automation. Entek XM - это линейка измерительных и релейных модулей, монтируемых на DIN-рейку и используемых для решения задач мониторинга и защиты от вибрации, определения текущего состояния контролируемого оборудования. Данная подсистема позволяет оперативному и эксплуатационному персоналу на ранних стадиях выявлять негативные изменения в работе оборудования и предпринимать корректирующие действия прежде, чем они скажутся на работе оборудования и качестве продукции.

Верхний уровень

Визуализация технологического процесса осуществляется на устройствах двух классов:

• АРМ оператора ГВУ. Это рабочее место является основным, на нем отображаются все параметры работы ГВУ, как текущие, так и архивные. АРМ работает по схеме «клиент – сервер» с сервером приложений и сервером баз данных;
• операторские панели (по одной на вентагрегат), устанавливаемые в шкафах управления вентагрегатами. Эти устройства являются дополнительными, используемыми при ремонте, наладке и опробовании оборудования ГВУ, также они служат в качестве резервных средств управления ГВУ при невозможности по какой либо причине воспользоваться основным АРМом. Операторские панели обмениваются информацией непосредственно с ПЛК.