Материал: Проект газоснабжения д. Дудинское

6. Автоматизация газорегуляторного пункта

.1 Основные положения

Автоматическому регулированию подлежат те элементы технологического процесса, правильное ведение которых способствует повышению экономичной работы оборудования. Необходимость комплексной автоматизации энергосистем подтверждается прежде всего тем, что она позволяет на 15-20% снизить расходы энергии.

Автоматизация технологических процессов в общем случае выполняет следующие функции: регулирование (в частности стабилизация) параметров; контроль и измерение параметров; управление работой оборудования и агрегатов; учет расхода производимых и потребляемых ресурсов.

Цель автоматизации систем теплоснабжения состоит в наиболее эффективном решении задач отдельными ее звеньями без непосредственного вмешательства человека.

В дипломном проекте разработана схема автоматизации системы инфракрасного излучения производственных помещений ООО «РосТрансАвто»г.Вологды, в соответствии с разделом «Автоматизация» подобраны измерительные и регистрирующие приборы (температуры и расхода газа) и автоматические регуляторы с исполнительными механизмами и регулирующими клапанами. Функциональная схема автоматизации выполнена в соответствии с [7]и [8].

.2 Контрольно-измерительные приборы

.2.1 Местные приборы

Для контроля параметров, наблюдение за которыми необходимо при эксплуатации котельной, предусматриваются показывающие и суммирующие приборы.

Показывающими приборами контролируются параметры, наблюдение за которыми необходимо для правильного ведения технологического процесса. По месту устанавливаются термометры показывающего типа. Применяются термопреобразователи сопротивления с медным чувствительным элементом. Сопротивление, соответствующее температуре, измеряется вторичными приборами-логометрами и автоматическими мостами.

Измерение давления осуществляется с помощью манометров с упругими чувствительными элементами. Это показывающие манометры общего назначения.

6.2.2. Автоматические приборы

Наблюдения за параметрами систем осуществляются с помощью измерительных приборов. Совокупность устройств, с помощью которых выполняются операции автоматического контроля, называется системой автоматического контроля. Система автоматического контроля позволяет осуществить наиболее полное соответствие между производством и потреблением теплоты за счет строгого соблюдения расчетных параметров теплоносителя и предупреждения аварийной ситуации.

Задачами автоматического контроля являются обеспечение:

.        снижения температуры до нужного уровня (см. функциональную схему автоматизации);

.        надежности, т.е. установления и сохранения нормальных условий работы установки, исключающих возможность неполадок и аварий.

Для контроля параметров, учет которых необходим для анализа работы оборудования или хозяйственных расчетов предусматриваются регистрирующие приборы.

Измерение расхода газа, отпущенного из газовой сети и потреблённого теплопотребляющими установками, осуществляется комплексом измерительных устройств под общим названием газосчётчик. В настоящее время выпускается комплект приборов, который состоит из измерительной диафрагмы, дифманометра и прибора с дифтрансформаторной схемой типа КСД.

Сигнал от всех приборов унифицирован, и информация подается в диспетчерскую службу.

6.3 Сигнализация

Основными функциями системы технологической сигнализации является восприятие контролируемых параметров с помощью чувствительных элементов.

От чувствительных элементов сигнал поступает в регистрирующие приборы и в устройство вывода информации. Регистрирующие приборы являются сигнализирующими, т.е. устройствами сигнализации.

Система газового лучистого отопления оборудована аварийной сигнализацией. В случае обнаружения повышенной концентрации метана на диспетчерский пульт передается сигнал «Утечка газа».

6.4 Система технологической и аварийной защиты оборудования

Блокировка обеспечивает автоматическое включение и выключение оборудования, вспомогательных механизмов и органов управления с определенной последовательностью в соответствии с технологическим процессом.

В случае обнаружения повышенной концентрации метана электромагнитные клапаны газа закрываются.

6.5 Автоматическое регулирование

Автоматика управления газоснабжением выполнена на базе системы контроля за концентрацией горючих газов СГГ6М.В качестве регулирующих приборов используются регулирующая система приборов «Сапфир 22» и «Контур-2». Группа регулирующих приборов «Контур-2» состоит из датчика Р-25 и корректирующих приборов. Регулирующие приборы позволяют формировать законы регулирования ПИ и ПИД.

Для управления регулирующими органами применяются однооборотные электрические исполнительные механизмы типа МЭО, предназначенные для плавного перемещения регулирующих органов. Исполнительные механизмы управляются от регулирующих приборов.

Исполнительные механизмы состоят из электродвигателя, редуктора, конечных выключателей, датчиков положения и штурвала ручного управления.

В дипломном проекте осуществляется регулирование давления газа, с помощью регулирующего прибора системы «Сапфир 22ДД» с дифференциально-трансформаторной схемой типа КСУ.

В состав системы входят:

·        первичные сигнализаторы горючих газов CГГ6М-П20,управляющие газовыми электромагнитными клапанами на вводе газа;

·        вторичные сигнализаторы горючих газов CГГ6М-В20 для контроля наличия горючих газов в помещениях, подключаемые шлейфом к приборам СГГ6М-П20;

·        щит диспетчерский;

Система автоматики обеспечивает:

·        задание и поддержание температурного режима в обслуживаемых рабочих зонах с возможностью изменения температуры по таймеру;

·        регулирование температуры воздуха в обслуживаемых помещениях посредством включения и выключения установок ГЛО, обслуживающих рабочую зону;

·        дистанционный контроль температуры внутреннего воздуха с пульта управления;

·        автоматический контроль наличия горючих газов в рабочей зоне помещений, в случае обнаружения повышенной концентрации метана электромагнитные клапаны газа закрываются и на диспетчерский пульт передается сигнал «Утечка газа».

Исполнительные механизмы:

Защиту системы от повышенной концентрации метана обеспечивает электромагнитный клапан, стоящий на вводе газопровода в цех.

Расчет регулирующего органа:

Пропускная способность регулятора давления зависит от их типа, условного прохода, диаметра седла, входного давления, плотности газа.

6.6 Технико-экономическая эффективность автоматизации

Основными преимуществами автоматизации ГРПможно считать следующие:

·        экономия топлива, тепла и электроэнергии, снижение затрат на текущий ремонт, обусловленных улучшением эксплуатационного режима и защиты оборудования;

·        повышение качества газоснабжения за счёт постоянного автономного контроля и регулирования параметров системы;

·        обеспечение бесперебойности и надёжности действия всей системы газоснабжения за счёт лучшего контроля и автоматического управления работой ГРП.

7. Технико-экономическая эффективность ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ВОЗОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ для электроснабжения ПГБ

Возобновляемые источники энергии для электроснабжения для ПГБ.

Опыт применения автономных систем электроснабжения ПГБ заводом-производителем ПКФ «Экс-Форма» расположенным в г.Саратов.

В настоящее время, в связи с вводом в действие новой нормативно-технической документации, в частности ГОСТа Р54960- 2000 «Системы газопотребительные. Пункты газорегуляторные блочные. Пункты редуцирования газа шкафные. Общие технические требования». ГОСТ Р 54961-2000 «Системы газораспределительные. Сети газораспределения природного газа. Общие требо-вания к эксплуатации. Эксплуатационная документация» повышаются требования к составу комплекса средств автоматизации, к возможности включения в систему АСУ ТП газораспределительных объектов, к обеспечению при оснащении объектов пожарной сигнализацией, электроснабжением по I категории надежности. Зачастую выполнение всех этих требований затруднено отсутстви- ем электропитания на объектах. Прокладка же отдельных линий электропередач либо невозможна, либо практически всегда экономически не целесообразна. Проблему в этих случаях можно решать с помощью, автономных систем электроснабжения (АСЭ) на базе альтернативных источников питания: солнечных энергетических, ветроэнергетических и гибридных (ветер + солнце) систем. Данные системы неоднократно применялись ООО ПКФ «Экс-Форма» в пунктах газорегуляторных блочных и шкафных установках. Нужно отметить, что подбор систем, как правило, индивидуален и производится в соответсвии с техническим заданием заказчика. Разработка, комплектация и подбор системы производится с учётом многих факторов: суточной потребляемой мощности (электроснабжение системы освещения, передачи данных, телеметрии и др.), требуемого напряжения, силы тока, расположения объекта на местности, широты местности, времени года, возможности размещения оборудования, особенности отраслевых территориальных требований. В стандартную комплектацию системы автономного электроснабжения, применяемых на заводе «Экс-Форма» входят:

. Фотоэлектрические модули (солнечные панели) моно- и поли- кристаллические. Гарантийный срок - 10 лет, срок службы - 25 лет;

. Контроллеры заряда, в зависимости от требований используются изготовленные по технологии PWM или MPPT. Гарантийный срок 1-2 года, срок службы - 5-8 лет;

. Блок аккумуляторов (применяются АКБ глубокого разряда по технологии AGM, GEL, никель-кадмиевые, литиевые. Гарантийный срок - 1-3 года, срок службы 5-15 лет );

. Инвертор-преобразователь (в случае, если потребуется преобразование постоянного тока в переменный). Возможна комплектация инверторами как с «чистым синусом» на выходе, так и несинусоидальными. Гарантийный срок 1-2 года, срок службы - 5-8 лет ;

. Ветрогенератор (включается в систему в зависимости от комплектации). Гарантийный срок 1-2 года, срок службы - до 20 лет.

Комплектация предлагаемых систем согласовывается с заказчиком по характеристикам, моделям, функциональным особенностям, производителям. Все компоненты, которые применяются в системах, как российского, так и импортного производства, поставляются в зависимости от требований заказчика. Возможно применение нестандартных решений и многофункционального оборудования собственной разработки (например: в низковольтных системах контроллер-преобразователь на различные выходные напряжения для систем телеметрии). Таким образом, (АСЭ) выполняют следующие функции:

• преобразование солнечного света или кинетической энергии ветра в электроэнергию;

• управление процессом заряда аккумуляторных батарей;

• накопление электроэнергии;

• питание оборудования электроэнергией от блока АКБ;

• при необходимости преобразование постоянного тока в переменный.

Как показал многолетний опыт компании «Экс-Форма» по установке систем автономного электроснабжения в ПГБ, наиболее эффективной и надежной является комплексная установка ветрогенератора и солнечной батареи (гибридная система) для электроснабжения ПГБ. Помимо внутреннего освещения отсеков ПГБ, вырабатываемой энергии достаточно для того чтобы питать оборудование, отвечающее за сбор и обработку контролируемых параметров. Системы автономного электроснабжения, используемые на ПГБ марки «Экс-Форма» отвечают всем требованиям надежности, имеют высокое быстродействие и способны осуществлять непрерывный контроль за различными параметрами системы в круглосуточном режиме

Проблемы использования фотоэлектрических преобразователей для автономного электроснабжения

В настоящее время, когда истощение запасов природных не возобновляемых источников энергии (нефть, газ, уголь и уран) и экологическая опасность от эксплуатации атомных и теплоэлектростанций достигают глобальных масштабов, актуальной задачей является использование возобновляемых источников энергии.

Во многих зарубежных странах использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии занимает заметную долю в электроснабжениии обеспечении теплом потребителей. Но широкое внедрение нетрадиционной энергетики в Украине сдерживается дороговизной и большой материалоемкостью оборудования. Существующее законодательство не создает стимулов для производителей и пользователей возобновляемых источников энергии. В то время, как в Европе, в частности, в Германии действует правительственная программа, предоставляющая налоговые льготы производителям солнечных батарей, монтируемых на крышах домов. Анализируя все виды потенциальных источников энергии, можно сделать выводы, что солнечное излучение - один из наиболее перспективных источников энергии будущего. Произведем анализ стоимости фотоэлектрических преобразователей и сроки их окупаемости. Расчет экономической эффективности автономного источника электропитания отдельного объекта или здания включает стоимость всей фотоэлектрической системы. Для расчета стоимости фотоэлектрической системы электроснабжения необходимо учесть стоимость солнечных моду- лей, аккумуляторных батарей, инвертора, регулятора заряда аккумуляторов, соединений, стоимости установки и монтаж панелей, креплений солнечных батарей, оборудования или строительства помещения для инвертора и аккумуляторных батарей. При необходимости использования стабилизатора напряжения и резервного генератора энергии их стоимости также должны быть учтены.

Стоимость всей системы может быть выражена следующим образом:

=Sмод*Nмод+Sбат*Nбат+Sинв+Sконтр+Sген+Sпров+Sдост+Sуст+Sоп

где Sмод- стоимость одного фотоэлектрического модуля;мод - количество фотоэлектрических модулей;бат-стоимость одной аккумуляторной батареи;бат - количество аккумуляторных батарей;инв - стоимость инвертора;контр- стоимостьконтроллеразаряда;ген- стоимость резервного генератора;пров-стоимость соединительных проводов;дост- стоимость доставки оборудования;уст- стоимость работ по строительству, оборудованию и адаптации необходимых помещений, установки компонентов системы;доп-стоимость дополнительных элементов (предохранителей, датчиков, ит.п.)

Для определения срока окупаемости конкретной фотоэлектрической системы необходимо стоимость всей системы S разделить на стоимость электроэнергии потребляемой электрическими нагрузками здания за год:

Где T-срок окупаемости фотоэлектрической системы

S-стоимость всей системы

S´-стоимость электроэнергии потребляемой электрическими нагрузками здания за год, можно определить из следующего выражения:

Где: W-суммарная потребляемая энергия потребителями переменного и постоянного токов в неделю (Вт*час)

С-установленная стоимость за 1 кВт*час

- количество недель в году

Ввиду того, что в настоящее время стоимость фотоэлектрических модулей велика, сроки окупаемости данных фотоэлектрических систем превышают нормативные(7,6 года). В связи с этим, их использование еще не нашло широкого применения, и более рациональным использованием фотоэлектрических систем, в данный момент, являются места, где экономически нецелесообразно устанавливать линии электропередач, в силу их дороговизны и больших потерь при транспортировке электроэнергии на большие расстояния, либо в регионах, где отсутствуют илислаборазвито централизованноеэлектроснабжениеинеэффективноподведениесетейэлектроснабжения.

Основным фактором, способствующим уменьшить срок окупаемости автономной системы, является выработка электроэнергии с помощью дополнительных фотоэлектрических модулей с целью генерации вырабатываемой электроэнергии в единую энергосистему. При генерации электрической энергии в сеть возникает необходимость в стабилизации постоянного напряжения по- средством стабилизаторов напряжения, но отпадает необходимость использования аккумуляторных батарей, что может привести к значительному уменьшению стоимости всей автономной системы. Так как стоимость аккумуляторных батарей довольно значительна и сыграет немаловажную роль в общей стоимости системы при определенной выработанной электроэнергии.

Зависимость вырабатываемой электроэнергии, генерируемая в сеть от срока окупаемости, представлена на графике (рисунок 1).