Технические науки/12.Автоматизированные системы управления на производстве

К.т.н., доцент Хмельницкий А.К., студент Винокуров С.В.

Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров, Россия

Модернизация автоматической защиты технологического оборудования для варки крахмала JetCooker

фирмы VALMET-RAISIO на ОАО «СПб КПК»

JetCoocker представляет собой специальный аппарат для приготов-ления крахмала, отличается высокой производительностью при полной ав-томатизации процесса. Он обеспечивает полное растворение крахмала и приготовление качественного раствора – крахмального клейстера необхо-димого для улучшения проклейки бумаги, повышения ее прочности, а также для мелования. Для этой цели в цехе установлено две установки для варки крахмала JetCoocker.

Защита должна обеспечить сохранность оборудования и безопасность эксплуатации при аварийных отклонениях параметров или неисправности отдельных элементов оборудования. Обязательной защитой предусматри-вается автоматический останов JetCoocker в случаях: аварийного повышения давления крахмала перед корзиночными фильтрами; повышение или понижение уровня крахмала в резервуаре загрузке до второго предела; не срабатывание концевых выключателей. Локальная обязательная защита предусматривается в случаях: аварийного понижения давления крахмала перед корзиночными фильтрами, автоматическое закрытие запорной арма-туры и отсечных клапанов на напорных и сливных линиях крахмала к резервуару; повышение уровня крахмала в резервуаре загрузке – спуск суспензии через автоматически открывшийся запорный орган на линии слива и автоматическое закрытие запорного органа после достижения нормального уровня крахмала в резервуаре загрузке; повышение давления пара в аппарате варки крахмала и автоматическое закрытие клапанов при достижении нор-мального давления пара в аппарате варки крахмала.

В дополнение к системе аварийной защиты на JetCooker необходимы следующие блокировки: при аварийном отключении всех работающих насосов должна прекращаться подача крахмальной суспензии; при отключении двигателя мешалки бака смесителя крахмальной суспензии, должна прекращаться подача крахмала в смеситель; все двигатели не выполнили пуск, не прогрев до заданной температуры за заданное время; повышение давления после пуска до 6 бар; водяные задвижки отсечены; паровая задвижка отсечена. На щите управления необходима нормально затемненная предупредительная и аварийная светозвуковая сигнализация. Предупредительная сигнализация должна оповещать оператора: об откло-нениях параметров от нормы и непредвиденном отключении отдельных элементов оборудования; о неисправностях в схеме защиты и аварийной сигнализации; о срабатывании локальных защит.

Должны быть предусмотрены сигналы предупредительной сигнали-зации: давление пара перед аппаратом варки крахмала ниже нормы; давление крахмальной суспензии перед корзиночными фильтрами выше нормы; тем-пература воды после охлаждения отклонилась от нормы; уровень крахмала в резервуаре загрузке ниже нормы; нет протока воды по главному трубопро-воду; температура пара перед аппаратом ниже нормы; перепад давления вода – крахмальная суспензия на общих линиях отклонился от нормы; давление питательной воды в магистралях ниже нормы; уровень воды на разбавление выше или ниже нормы; температура подшипников вращающихся механиз-мов выше нормы; отключения электродвигателей насосов по тракту крахма-ла; отключения насосов подачи крахмала и крахмальной суспензии, или мешалок; останова насосов воды на охлаждение; защита отключена; нет напряжения в схеме защиты; неисправны измерительные преобразователи защиты на останов JetCooker; нет напряжения в схеме аварийной сигна-лизации. Аварийная сигнализация должна иметь следующие сигналы: нет напряжения в схеме предупредительной сигнализации; локальная защита сработала; защита на останов сработала.

Система существующей автоматической защиты (далее САЗ) по останову процесса варки крахмала ведет к автоматическому останову JetCooker. При останове процесса варки крахмала сигнал с реле останова варки крахмала поступает в релейную логическую схему защиты. При замыкании контактов реле, отвечающих за срабатывание защиты при отключении процесса варки крахмала, сигнал из релейной логической схемы поступает на исполнительные механизмы схемы реле останова установки (РОУ), которые производят необходимые действия для останова JetCooker. Схема РОУ включает в себя: закрытие клапанов на трубопроводе подачи пара; отключение насосов подачи крахмала; закрытие задвижек на трубопроводе подачи питательной воды; открытие задвижек на аварийном сливе; отключение аппарата варки крахмала; отключение насосов; закрытие главной паровой задвижки.

Рассмотрим требования к системе автоматической защиты на примере САЗ «отключение процесса варки крахмала». При отключении процесса варки крахмала, САЗ должна обеспечить автоматический останов JetCooker.

Существующая САЗ, выполненная на релейных логических элементах, не является достаточно надежной системой из - за ненадежности используе-мых релейных элементов. Для повышения надежности, быстродействия и длительности срока работоспособности системы необходимо применять современные технические средства, удовлетворяющие повышенным требо-ваниям, установленным для САЗ. Так как система управления установки для варки крахмала ОАО «СПб КПК» выполнена на системе Simatic S7, предлагается систему автоматических защит выполнить также с исполь-зованием системы Simatic S7. Система Simatic S7 является современным и надежным средством, на основе которого предлагается выполнить, в част-ности, систему автоматической защиты «отключение процесса варки крахмала». При этом система должна иметь необходимое количество плат ввода/вывода для ввода и вывода аналоговых и цифровых сигналов.