تنظيم حلقه های كنترل نيروگاهی با استفاده از اطلاعات فرايند

تنظيم حلقه های كنترل نيروگاهی با استفاده از اطلاعات فرايند

عبدالحميد فهمي
رضا ندافيان

براي تنظيم حلقه هاي كنترل در نيروگاه مستلزم اطلاع از مشخصه پروسه است، كه تنظيم آن به دو روش تحليلي و تجربي انجام مي گيرد اين موضوع در مورد كليه فرايندها قابل اعمال است.
اگرچه روشهاي هوشمند بدليل كمبود اطلاعات فرايندي و غير خطي بودن و ديناميك ناشناخته در مورد تعدادي از حلقه ها مطرح است ولي هنوز سازندگان سيستم هاي كنترلي بر اساس اطلاعات فرايند و با تركيب روشهاي تحليلي و تجربي تنظيم حلقه ها را انجام مي دهند. در اين مقاله پس از بررسي الگوريتم تنظيم و كارائي حلقه و معيارهاي كارائي و انواع پروسه، الگوريتم محاسباتي تنظيم حلقه ارائه خواهد شد و در نهايت الگوريتم اجراي تنظيم 2 نمونه از حلقه هاي كنترل نيروگاهي با استفاده از اطلاعات فرايند ذكر مي گردد. اين نتايج تنظيم،‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ به عنوان تنظيم اوليه مطرح است كه به عنوان مبناي تنظيم دقيق در فيلد مي باشد.

مقدمه

كنترل دقيق فرايندهاي نيروگاه براي بهبود راندمان و افزايش طول عمر تجهيزات، مستلزم طراحي سيستم كنترل مناسب و همچنين تنظيم مناسب آن بر اساس معيارهاي كارائي (Performance) مي باشد. پس از مراحل طراحي حلقه كنترل دو نوع تنظيم حلقه، بشرح زير است.
1-    تنظيم حلقه هاي كنترل بر اساس محاسبات
2-    تنظيم دقيق (Fine Tunning) : در مرحله راه اندازي انجام مي گيرد.

اساساً تنظيم حلقه¬هاي كنترل مطابق الگوريتم شكل1، انجام مي گيرد كه با همگرا نمودن دو روش طراحي و فيلدپارامترهاي آن تنظيم مي گردد. روش طراحي حلقه كنترل شامل مراحل زير است.

متن کامل مقاله را ازلینک زیر دریافت نمایید:

دانلود کنید.

مدارهای كنترل سيستم های نيروگاه

مدارهای كنترل سيستم های نيروگاه

بنا بر تعريف سيستم هاي كنترل از اجزائي تشكيل شده اند كه در ارتباط با يكديگر كار خاصي را در جهت هدفي معين انجام مي دهند. بنابراين يك واحد نيروگاهي به عنوان يك سيستم تبديل و توليد انرژي داراي مشخصه هاي فوق مي باشد.

هدف ار كار نيروگاه تبديل انرژي شيميائي موجود در سوخت به انرژي الكتريكي مورد نياز جامعه است و در اين رابطه ورودي اصلي نيروگاه سوخت و ميزان انرژي الكتريكي توليدي خروجي آن ميباشند. ارتباط بين ورودي و خروجي را كار يك نيروگاه گويند.اجزاء اصلي نيروگاه عبارتند از بويلر ،‌ توربين و ژنراتور.

كنترل بويلر

منظور از كنترل بويلر تنظيم شرائط بخار خروحي بويلر از نظر دبي ، فشار و درجه حرارت ميباشد. وروديهاي بويلر به طور كلي عبارتند از سوخت ،‌هوا و آب تغذيه كه با توجه به اين وروديها عمده خروجي بويلر درجه حرارت بخار سوپرهيت مي باشد.

كنترل احتراق

سيگنال اصلي كنترل بويلر (بويلر مستر) بر سه پارامتر مهم بايستي تاًثير داشته باشد كه عبارتند از سوخت هوا و آب ، و تقدم تاُخر اثر آنها با اهميت مي باشد مثلاً قبل از ورود سوخت ،‌ بايستي هوا به بويلر وارد شده باشد و براي كم كردن بار واحد ابتدا سوخت كم مي شود و سپس هوا ،‌ اين عمل توسط سيستم محدود كننده ضربدري - Cross limit انجام مي شود و سيگنالهاي خروجي اين سيستم به عنوان نقطه تنظيم Set point حلقه كنترل سوخت و هوا استفاده مي شود.

براي كنترل سوخت مي توان از مدار روبرو استفاده كرد. اين سيستم بسيار گران و غير اقتصادي است و از آن استفاده چنداني نمي شود زيرا فشار سوخت را نمي توانيم زياد بالا ببريم لذاست كه سوخت را در يك حلقه به گردش درآورده و علاوه بر كنترل فشار (توسط شيركنترل در مسير برگشت سوخت).

اثر اصطكاك استاتيكي مايع سوخت را خنثي نموده و سوخت مي تواند بدون تاًخير در موقع نياز وارده مشعل شود.

در بعضي موارد سوخت را قبل از گرمكن به مسير برگشت هدايت نموده تا سوختي كه مصرف نميشود گرم نشده و در انرژي صرفه جوئي شود. شكل مدار اين مسير بشكل روبرو مي باشد. كنترل سوخت برگشتي توسط كنترل والو مربوطه صورت مي گيرد كه فرمان اين شير يا از فشار بعد از هيتر صادر مي شود و يا از موقعيت والو اصلي مسير برگشت.

در استفاده از سوخت گازي بخاطر حجم زياد سوخت معمولاً در مسير برگشت از دو كنترل والو به صورت موازي استفاده مي شود.

براي كنترل هوا معمولاً چند مشعل تواماً كنترل مي شوند و كنتر موردي وجود دارد كه تمام مشعلها يك جا كنترل شوند.

البته كنترل تك تك مشعلها حالت خوبي به نظر مي رسد ولي بخاطر مسائل تكنولوژيكي مقرون به صرفه نمي باشد. به جهت اينكه فشار هوا قبل از مشعلها بايستي ثابت باشد (بدون توجه به تعداد آنها) لذا فشار هدر اندازه گيري شده و فرمان لازم را براي دمپرهاي پس از فنها ارسال مي دارد.

كنترل آب تغذيه

هدف از كنترل آب تغذيه تنظيم دبي آب تغذيه بگونه اي مي باشد كه سطح آب درام در تمام شرائط در يك حد مشخصي باقي بماند. يكي از روشها اين است كه فشار درام را اندازه گيري كرده با ست پوينت مقايسه شده و به كنترل والو سرعت پمپ (كوپلينگ هيدروليكي) اعمال شود. از طرفي چون عمل اين كوپلينگ كند است از يك حلقه كنترل سريع در داخل يك حلقه كنترل كند استفاده ميشود. در وهله اول كه احتياج به دبي آب كم داريم كنترل روي والو انجام مي گيرد و اگر دبي زياد نياز باشد كنترل روي دور پمپ انجام مي شود. براي كنترل بهتر از دو والو موازي استفاده مي شود كه براي درصدي از بار از والو رنج پائين و براي بقيه بار از والو رنج بالا استفاده مي شود. به علت حساسيت و خطاهاي اندازه گيري ،‌سيستم كنترل آب تغذيه را پيچيده ترين حلقه هاي كنترل مي باشد كه معمولاً از مدار كنترل سه عنصري (سطح درام ،‌ فلوي بخار ، فلوي آب تغذيه)‌ استفاده ميشود.

كنترل درجه حرارت

درجه حرارت بخار خروجي از بلويلر بايستي ثابت باشد مشكل عمده ،‌تاًخير موجود در سيستم است. براي اينكه اين تاًخير را كم كنيم درجه حرارت قبل از سوپرهيتر اندازه گيري مي شود تا تغيير در درجه حرارت خروجي زودتر حدس زده شود چون امكان دارد بخار هنگام عبور از لوله هاي سوپرهيتر با دماي متفاوت خارج گردد لذا از دو طرف سوپرهيت اندازه گيري درجه حرارت انجام مي شود. چون ممكن است كه آب اسپري نتواند درجه حرارت را كنترل كند از سيستم هاي كمكي استفاده مي شود اين سيستم ها عبارتند از G.R.FAN و تغيير زاويه مشعلها كه فقط در بويلرهائي كه مشعلها در گوشه هاي بويلر قرار دارند استفاده مي شود و با تغيير زاويه مشعلها انرژي تشعشعي تغيير داده مي شود. 

كنترل توربين

خروجي كنترل شونده در يك توربين دور آن بوده و ورودي كنترل كننده ميزان دبي بخار ورودي با كيفيت ثابت (درجه حرارت ،‌چگالي ،‌ …) مي باشد. مكانيزم كنترل توربين هيدروليكي است كه روغن آن توسط پمپ تاًمين مي شود. سيستم هاي هيدروليكي مينيمم گير هستند يعني آن سيستم كنترل كه كمترين فشار روغن كنترل را داشته باشد در كنترل گاورنينگ والوها دخالت مي كند.

فرمان والو ورودي توربين از حلقه كنترل هيدروليك صادر مي شود. حلقه كنترل توربين مطابق شكل زير مي باشد. از عوامل مؤثر روي حلقه كنترل فشار قبل از والو مي باشد تا در اثر زياد باز شدن والو افت فشار بيش از حد ايجاد نگردد. سرعت و شتاب توربين بسيار مهم هستند و در حلقه كنترل مؤثر مي باشند (حلقه هاي كنترل سرعت و شتاب). فشار كندانسوز براي توربين محدوديت ايجاد مي كند و در كار آن مؤثر است (حلقه كنترل فشار كندانسوز) كنترل بار از عوامل مهم و مؤثر در كار توربين است. درجه حرارت طبقات آخر توربين LP بخصوص موقعي كه توربين بي بار كار ميكند بسيار بالا مي رود و حتي احتمال ذوب شدن آنها مي رود و بايستي بوسيله سيستم كنترلي بتوان با پاشيدن آب آن را خنك كرد.

كنترل ژنراتور

خروجــي ژنراتور به عنوان خروجي اصلـي يك نيـروگاه مي باشد بنابراين اصـل كنترل بايد بر اساس پارامترهاي كنترل شونده خروجـي باشند. خروجي متغيـر از يك ژنراتور ، جريان مؤثر آن بوده و خروجي هاي تنظيم شونده ولتاژ فركانس مي باشند. حلقه كنترل AVR  (Automatic Voltage Regulator)  براي كنترل ژنراتور به كار مي رود. با يك PT ولتاژ اندازه گيري مي گردد و به جريان تبديل ميشود و بوسيله كنترلر PID به تريستورها داده ميشود كه با تغيير زاويه آتش آنها جريان تحريك تغيير مي كند. همچنين از محدود كننده حد بالا و پائين براي ولتاژ استفاده ميشود. چون پس از ترانس اصلي افت ولتاژ خواهيم داشت جريان عبوري را نيز اندازه گيري كرده و با ولتاژ جمع مي كنند تا اگر جريان زيادي نيز از ژنراتور گرفته شد ولتاژ ثابت بماند. 

درادامه وبرای اشنایی بیشتر با اصول بهره برداری وسیستم های کنترل نیروگاهها دوفایل برای دانلود اورده شده است

فایل اول مقاله ای از شرکت هیتاچی با عنوان اخرین سیستم های کنترل نیروگاههاست وفایل دوم فایل اموزشی 23 صفحه ای از شرکت معظم ABB با عنوان اینده سیستم های کنترل نیروگاهی تحت عنوان جمع بندی سیستم کنترل واتوماسیون فرایند وپست های انتقال تحت یک سیستم میباشد که پیشنهاد میکنم حتما مطالعه بفرمایید.

Latest Power Plant Control System

دانلود کنید.

Future power plant control - Integrating process & substation automation into one system

دانلود کنید.

سیستم های کنترل فیلدباس

معرفی سیستم های کنترل فیلدباس

Foundation Fieldbus

مقدمه
فیلدباس چیست؟

در واقع فيلدباس يك شبكه دو طرفه، كاملا‌ً ديجيتال و چند كاربره است كه ارتباط مناسب بين دستگاه هاي اندازه گيري و كنترل هوشمند و تجهيزات كنترلي و نمايشي فرآيندها را به منظور اتوماسيون برقرار مي نمايد (به عبارتي مي توان گفت كه در واقع فيلدباس يك شبكه محلی مختص اتوماسیون صنعتی است.)

فایل اموزشی سیستم های کنترل فیلدباس را ازلینک زیر دریافت نمایید:

دانلود

سیستم کنترل پروسه TELEPERM XP

سیستم کنترل پروسه TELEPERM XP

TELEPERM XP  یک سیستم جامع ابزار دقیق و کنترل  است که قابلیت تأمین بسیاری از نیازها در زمینه کنترل نیروگاهی را دارا می‌باشد. علاوه بر‌اینکه ساختار انعطاف‌پذیر، این سیستم را برای کاربرد در نیروگاه‌هایی با ساختارها و توان‌های کاری متفاوت ایده‌آل ساخته است.

نکته قابل توجه در مورد این سیستم اینست که، TXP در قالب سطوح سلسله‌مراتبی نظام یافته است و لذا تنها اطلاعات فشرده شده به سطوح بالاتر انتقال داده می‌شود. که این امر باعث کاهش بار کاری برروی کارکنان اتاق کنترل می‌گردد.

در اینجا نگاهی کلی به اجزاء این سیستم خواهیم داشت.

شرح مختصر زیر سیستمهای TXP   

سیستم اتوماسیون AS 620

سیستم اتوماسیون AS 620، امور پایه‌ای اتوماسیون را انجام می‌دهد.
مقادیر اندازه‌گیری شده و وضعیت‌ها را از سطح میدان  (محلی که تجهیزات ابزاردقیق نیروگاهی قرار دارند) جمع‌آوری کرده، توابع کنترلی حلقه باز و حلقه بسته را برروی آنها پیاده می‌کند و فرمانهای بدست آمده را به سطح میدان ارسال می‌کند.
سه نسخه از AS 620 وجود دارد:
-    AS 620 B : برای اتوماسیون عمومی
-    AS 620 F : برای اتوماسیون تخریب امن
-    AS 620 T : برای اتوماسیون توربین
علاوه براین، AS 620، رابط بین زیر سیستم‌های دیگر TXP و پروسه می‌باشد. فرمان‌ها را از سیستم کنترل و مدیریت پروسه –OM 650 – به سطح میدان انتقال می‌دهد و اطلاعات مورد نیاز OM 650 را از سطح میدان خوانده و به سطح کاربری و نظارت – سطحی که OM در آن قرار دارد- تحویل می‌دهد.

سیستم عملکرد و مدیریت پروسه OM 650

سیستم OM 650 ، امکان ایجاد یک رابط قدرتمند و مناسب انسان-ماشین را فراهم می‌آورد که از آن به عنوان پنجره عملکرد و نظارت بر پروسه استفاده می‌شود. با تغییر مقیاس OM 650، امکان استفاده از آن در یک بخش از نیروگاه تا کل نیروگاه، فراهم است.

سیستم مهندسی ES 680

سیستم مهندسی ES 680 تنظیم و پیکره‌بندی زیرسیستمهای دیگر TXP را انجام می‌دهد. از این سیستم می‌توان برای تنظیم توابع نرم‌افزاری اتوماسیون نیروگاه، کنترل و مدیریت پروسه و همچنین ارتباط بین زیرسیستمها، علاوه بر سخت‌افزار سیستم I&C استفاده کرد.

در کاربردهای کوچکتر، سیستمهای OM 650 و ES 680 هر دو برروی یک سخت‌افزار قرار  می‌گیرند.

سیستم تشخیص و ارزیابی DS 670

سیستم DS 670 ابزاری است که گروه I&C را قادر می‌سازد با استفاده از اطلاعات و توابع ارزیابی، یک بررسی و آنالیز دقیق برروی سیستم انجام دهند. ایستگاه ارزیابی، هشدارهای مربوط به ایرادات I&C، به همراه اطلاعات مربوط به اجزاء مشکل‌دار را، نمایش می‌دهد. مهندس I&C سریعا به بخش مرتبط با ایراد راهنمایی می‌شود.
امکان قابل توجه دیگری که در سیستم وجود دارد، web4txp است. این گزینه این امکان را فراهم می‌آورد که از قابلیتهای تکنولوژی شبکه در TXP استفاده شود. این امکانات شامل دسترسی جهانی به کاربردهای TXP از طریق خط اینترنت/اینترانت می‌باشد. یعنی می‌توان از راه دور و از طریق اینترنت بر سیستم TXP نظارت داشت و آن را کنترل کرد.

سیستم گذرگاهی و ارتباطات

ارتباط بین سیستمهای AS 620 ، OM 650، ES 680 و DS 670 درون سیستم I&C، از طریق گذرگاه پلانت  مهیا می‌شود. سرور سیستمهای OM، DS و ES از طریق گذرگاه ترمینال  با هم و با ترمینالهای مربوطه، ارتباط برقرار می‌کنند.
گذرگاه پلانت و ترمینال به لحاظ فیزیکی مشابهند. شبکه سیماتیک  که در TXP استفاده شده‌است، یک اترنت صنعتی  سریع و قدرتمند است که با استانداردهای بین‌المللی منطبق می‌باشد. به لحاظ سخت‌افزاری، پیاده‌سازی گذرگاهها با استفاده از فیبر نوری SINEC H1 که نام‌گذاری آن براساس استاندارد شرکت زیمنس است، صورت می‌گیرد.

علاوه بر این، مدول CM   که برای سیستم درنظر گرفته شده‌است، امکان اتصال سیستمهای اتوماسیون و کنترل پروسه خارجی دیگر غیر از TXP را به TXP، فراهم می‌کند.

سیستم عملکرد و مدیریت OM650

سیستم OM650 یا سیستم اپراتور، نمایش و مدیریت از بخشهای متفاوتی تشکیل شده‌است.

تجهیزات OM به همراه سیستم کنترل پروسه TXP در واقع توابع کنترل پروسه و اطلاعات پروسه را انجام می‌دهند. تمامی این توابع  روی  یک  لایه نرم‌افزاری ارتباط ماشین  با انسان  قرار  دارند .  این لایه  بر پایه  سیستم عامل  x-windows و استانداردهای OSF-Motif می‌باشد. قسمتهای اصلی OM عبارتند از:
-    واحد پردازنده: Processing Unit (PU)
-    واحد سرور: Server Unit (SU)
-    ترمینال عملکرد: Operating Terminal (OT)
ارتباط بین بخش‌های مختلف OM را ترمینال باس برقرار می‌کند و ارتباط این بخش‌ها با سیستم اتوماسیون نیز، از طریق پلانت باس برقرار می‌گردد.

دانلود جزوه DCS سیستم های کنترل توزیع شده

DCS یا سیستم های کنترل توزیع شده یکی از سیستمهای کنترل پراستفاده ای هست که درصنایع مادر وسنگین برای کنترل فرایند و مدیریت پروسه صنعتی مورد نظر استفاده میشه.

تقریبا تمامی نیروگاههای جدید کشور از انواع مختلف این سیستم کنترلی بهره میگیرند.

Distributed Control System

دراین جزوه 270 صفحه ای تمامی مباحث مرتبط با کنترل صنعتی ،ساختارهای اتوماسیون،فیلدباس،سیستم های کنترل توزیع شده،PLC یا کنترل قابل برنامه ریزی منطقی ، کاربرد PLC در سیستم های فیلدباس وDCS ، شبکه های داخلی درسیستم های کنترل، نحوه برنامه نویسی واعمال دستورات منطقی درسیستم های کنترلی ، توابع منطقی وتوابع کنترلی ، گروه های کنترلی درسیستم های کنترل صنعتی ، نمونه های عملی وکاربردی از سیستم کنترل درنیروگاه ها ، کترل دما،کنترل ارتعاشات درنیروگاهها ، کنترل هوای ورودی وجلوگیری از پدیده سرج و...، نحوه مونیتورینگ درسیستم های کنترلی ، اشنایی با سیستم TXP زیمنس وکاربرد DCS براساس TXP ، اشنایی با لاجیک ها وترندها ، اشنایی با ساختار سخت افزاری ونرم افزاری DCS ، مدارهای منطق، اشنایی با سیستم کنترل انالوگ ودیجیتال ، کنترلر های فازی وهرانچه درمورد سیستم کنترل توزیع شده به ان نیاز دارید بخوبی توضیح داده شده است.

برای دانلود جزوه اموزشی DCS به لینک زیر مراجعه فرمایید.

دانلود

پسورد : www.mechanicspa.mihanblog.com