TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Studie návrhu změny na inovaci řídicích procesů přečerpávací stanice Z20 ve Škoda Auto a.s.

Magisterský semestrální projekt

Jan Svoboda

Liberec

2010

Materiál vznikl v rámci projektu ESF (CZ.1.07/2.2.00/07.0247) Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, KTERÝ JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

Zásady pro vypracování 1. Popište zkoumané zařízení – přečerpávací stanici. 2. Analyzujte současný stav technologie s důrazem na nedostatky v oblasti řízení, možnosti diagnostiky, poruchová místa, atd. 3. Navrhněte možné technické řešení, které by zajistilo optimální chod přečerpávací stanice a umožnilo tak plně automatizovaný provoz obsluhy a kontroly.

Vedoucí učitel Ing. Lukáš Hubka

Seznam doporučené literatury [1]

Rozsah závěrečné zprávy o řešení projektu 15 až 20 stran.

Datum zadání: 23.2.2010

_______________________ Podpis vedoucího učitele

Poděkování: Tento text vznikl za podpory projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/07.0247 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měřen. Formát zpracování originálu: titulní list barevně, další listy včetně příloh barevně.

Studie návrhu změny na inovaci řídících procesů přečerpávací stanice Z20 ve Škoda Auto a..s

2

Obsah Obsah............................................................................................................................................... 3 1. Úvod ......................................................................................................................................... 5 2. Popis technologie...................................................................................................................... 6 3. Analýza současného stavu ........................................................................................................ 8 3.1 Vysokotlaká část přečerpávací stanice................................................................................ 8 3.2 Filtrační a chladící část přečerpávací stanice ...................................................................... 9 3.2.1 Filtrace......................................................................................................................... 9 3.2.2 Přečerpávací část a chlazení ........................................................................................ 9 4 Návrhy změn v oblasti řízení.................................................................................................. 11 4.1 Vysokotlaká část přečerpávací stanice.............................................................................. 12 4.1.1 Varianta č.1 ............................................................................................................... 12 4.1.2 Varianta č.2 ............................................................................................................... 14 4.1.2.1 Regulační proces ....................................................................................................... 14 4.2 Nízkotlaká a chladící část PS ............................................................................................ 16 4.2.1 Filtrační stanice ......................................................................................................... 16 4.2.2 Chladící nádrž ........................................................................................................... 16 4.2.3 Ventilace.................................................................................................................... 17 5 Závěr....................................................................................................................................... 18 6 Literatura ................................................................................................................................ 19 7 Přílohy ............................................................................... Chyba! Záložka není definována. 7.1 Situační schéma............................................................ Chyba! Záložka není definována.


3

Abstrakt Tento projekt realizuje návrh vhodného řešení na rekonstrukci přečerpávací stanice Z20 ve firmě Škoda Auto. Ta je neodmyslitelnou součástí pro dodávku chladící emulze do provozu nářaďovny V17 a to především jako chladící prostředek ke kalícím a obráběcím procesům CNC strojů. Stanice je vybavena na dnešní dobu již trochu zastaralejšími technologiemi a z důvodů potřebného zajištění velko objemových dodávek pro výrobní provozy, již tato technologie nesplňuje současná kritéria. Součástí je projektová studie, jejíž úkolem je v prvé řadě seznámit nás s použitými technologiemi a analyzovat současný stav jednotlivých úseků vodního hospodářství. Dále musí poskytnout informace o problematice či nedostatcích, které se zde vyskytují. Z těchto poznatků poté vycházejí jednotlivé návrhy, přičemž snahou je, předložit zákazníkovi vždy několik variant k řešení, které se odvíjejí především z finanční stránky. Bude tedy připraven jak návrh ekonomicky výhodnější, tak i návrh plnohodnotného systému řízení, který bývá v obdobných provozech standardem.

Abstract This project realizes a way how to solve suitable redisigning of a booster pump station in Škoda Auto a.s. The booster punp station is an important part for supply of cooling emulsion which is needed for making a toolroom V17 to function continuously. It works like cooling agent during hardening and cutting. The station is equipped with old fashined technologies. Due to need of provision of extensive supplies this technologie does not satisfy current conditions anymore. Part of the project is to get to know with used technologies and analyze current situation in every single sector of a water system. Also It has to provide information about lacks which are found there. Of these information we can make some suggestions and present them to customers. There should be always more versions of solutions. Most of them are dependent on a financial situation. It is going to be made the best economic and futhermore full-value control system, which is usual in produstions like this.


4

1. Úvod V současné době nastalo v oblasti automobilového průmyslu, i přes stále přetrvávající finanční krizi, velké oživení a to zejména v oblastech plánování a technického rozvoje. Začínají se hledat možnosti, jak lze co nejefektivněji optimalizovat výrobní procesy, s čímž je zároveň spojena snaha o úspory nákladů v personální oblasti. Úspory se hledají především ve výrobní sféře, kde již dnes můžeme vidět nově vznikající plně automatizované provozy, kde obsluha již vykonává minimum výrobních operací a zajišťuje spíše logistické záležitosti. V nevýrobní sféře jsou to pak především podpůrné technologie, zajišťující dodávku médií, ať je to energetika, kde je například neustálý zájem o navyšování výkonů trafostanic, dodávky kompenzací a s tím spojená regulace jalových výkonů, popřípadě regulační procesy vedoucí ke snížení odběrových špiček apod. Ve vodárenství jsou to pak především filtrační a přečerpávací stanice, kde je především kladen důraz na kvalitu filtračních a chladících procesů a vzhledem k tomu, že tato zařízení nejsou trvale obsluhována tak i vzdálený monitoring havarijních stavů.


5

2. Popis technologie Vodní hospodářství přečerpávací stanice je rozděleno na tři hlavní oblasti. V prvé řadě je to filtrační zařízení na vstupu do stanice, kam je přiváděna emulze zpětným vedením z nářaďovny. Jde o chladící emulzi přiváděnou ze dvou chladících okruhů. Jedním jsou provozy kalírny, kde jde především o kalící pece. Proto zde bývá dosahováno velmi vysoké teploty odváděné vody. Druhým okruhem je pak přiváděna voda z pilotní haly, kde slouží různým technologickým procesům apod. Voda z těchto již neobsahuje hrubé nečistoty, poněvadž prvotní filtrace probíhá velmi často ještě v místě výrobní technologie. Ke konečné úpravě vody probíhá ve filtrační nádrži, kde pomocí naplavovacího filtru je voda zbavena i těch nejjemnějších nečistot. Po vyčištění je voda odváděna do oteplovací jímky, viz obr. č. 2. Odtud dochází k čerpání kapaliny do ochlazovací oblasti,k čemuž slouží tři paralelně umístěná čerpadla M4, M5, M6. Ty opět nabízejí možnost souběhu a pokrývání tak odběrových špiček. Chlazení je obstaráváno dvěmi chladícími věžemi, do kterých je nasávána oteplená emulze. Věže mají vnitřní žebrování, skrz které emulze protéká. Aby bylo zajištěno navíc co neúčinnější chlazení, jsou v horních částech věží umístěny ventilátory s pohony M15 a M25 viz. příloha č.1 s výkony 11,5/18kW. Ty jsou spínány v závislosti na teplotě vody. Ta se udržuje v požadovaném rozmezí 18°C - 21°C. Teplota vody je měřena ve sběrné vaně, kam přitéká voda z chladící věže. Odtud pak přepadem voda ztéká do nádrže s chladnou vodou, jak je znázorněno ve schématickém popisu.

Obr.č.1 – Hladinové spínače


6

V nádržích je zajištěno měření výšky hladiny, které v prvé řadě hlídá maximální a minimální meze, jak je tomu především u oteplovací jímky a tří úrovňové (respektive pěti úrovňové) měření v nádrži s chladnou vodou. Tyto tři úrovně měření hladiny jsou zde pro regulaci dodávaného množství emulze čerpadly M4, M5 a M6. K samotnému snímání výšky se zde využívají hladinové spínače viz obr.č.1, které pevně definují hladinu při jejímž dosažení jsou prováděny akční zásahy.

Obr.č.2 – Schématický popis technologie

Poslední část tvoří systém čerpadel M1,M2,M3 a M21,M22,M23. Ty zajišťují zpětný návrat ochlazené emulze k technologii výroby. Tato část je rozdělena na dva okruhy. První z nich je tvořen čerpadly M1,M2,M3 a zajišťuje dodávku chladiva pro potřeby pilotní haly. Druhý s čerpadly M21,M22,M23 zajišťuje čerpání chladiva do kalírny. Při dodávce chladiva je nutné zajišťovat v okruhu určitou hodnotu tlaku která se pro kalírnu pohybuje v rozmezí 5bar – 5,5bar a pro pilotní halu pak 4bar – 4,5bar. Spínání čerpadel je řešeno buď automaticky dle aktuálního tlaku v potrubí nebo pro servisní účely je možné čerpadla spínat v manuálním režimu. Měření tlaku je v každé větvi prováděno na dvou místech a to vždy přímo za jednotkou čerpadla jak můžeme vidět na obr.č. 3, které slouží obsluze a je pouze informativní a poté na vstupu do expanzní nádrže, kde je sledována celková dosažená hodnota tlaku v daném okruhu. Pro omezení rázů v potrubí jsou v každé větvi umístěny dvě expanzní nádrže sloužící k vyrovnávání tlakových rázů při zapínání a vypínání čerpadel a navíc umožňují v případě malého dodávaného množství, pokrýt tuto dodávku ze své zásoby bez zapínání čerpadel. Aby bylo zajištěna dostatečná tlaková rezerva, tak jsou využívány kompresory M7 a M11.


7

3. Analýza současného stavu V úvodu bylo zmíněno, že v současné době se zde vyskytuje několik negativních faktorů, které již ovlivňují nebo by v blízké době mohly ovlivňovat plynulý chod přečerpávací stanice. Zde by bylo nejprve vhodné, rozdělit si technologii PS na vysokotlakou část, zajišťující zpětné vedení emulze do nářaďovny V17 a na oblast nízkotlakou zajištující filtrační a chladící procesy.

3.1

Vysokotlaká část přečerpávací stanice

Touto částí jsou myšleny,dvě trojice čerpadel M1, M2, M3 a M21, M22, M23 tvořící z hlediska řízení jeden technologický a logický celek ovládaný podle tlaku ve výstupním potrubí vedeného do haly V17. Jednotlivá čerpadla jsou do tlakového systému postupně připínána a odpínána v závislosti na množství odebírané chladící vody technologií výroby v hale V17 tak, aby bylo dosaženo požadovaného tlaku chladící vody při měnící se spotřebě technologie výroby. Zároveň v trojici dochází k automatickému střídání pořadí čerpadel tak, aby byla čerpadla rovnoměrně opotřebována. Tuto myšlenku můžeme tedy převzít, a navrhnout takovou metodu řízení, která by byla šetrná k mechanickým prvkům rozvodné soustavy a zejména pak, která by co nejméně snižovala životnost akčních prvků.

Obr.č.3 – Čerpadla M21,M22,M23


8

Problematikou v této oblasti je především rázové spínání a vypínání pohonů. Motory jsou totiž rozbíhány pouze pomocí kombinace hvězda trojúhelník a tudíž je zde problém s vysokými rozběhovými proudy, které velmi často způsobují závady na spínacích prvcích. V případě, že by navíc došlo k takovéto poruše, tak je zde navíc postrádána možnost diagnostiky závad a signalizace havarijních stavů vzdálenému dispečinku. S tím může být spojeno např. i nasazení nouzové strategie, které by zamezilo výpadkům výroby apod.. Další problém se kterým se potýká obsluha je zvýšený proudový odběr těchto pohonů, který zpravidla zapříčiní nadměrné zahřívání.V minulosti zde již několikrát došlo k případu,že vlivem přehřátí pohonu došlo k jeho spálení. Je to vlivem nesprávně zvoleného průměru výtlačné části potrubí, kde byl naprojektován větší průměr nežli průměr samotného výtlaku čerpadla. Tento problém však údržba vyřešila, způsobem že do výtlačného potrubí vřadila škrtící ventil, který tento problém sice řeší, avšak při nastavování je zapotřebí najít optimální úroveň škrcení což je velmi zdlouhavá operace. Optimální situace však nastává v případě, když otevření škrtícího ventilu je rovno průměru výtlaku čerpadla.

3.2

Filtrační a chladící část přečerpávací stanice

3.2.1 Filtrace Vzhledem k technologii filtrace zde není zapotřebí složitých řídících procesů. Je zde využívána jak již bylo zmíněno náplavová filtrace, která pracuje na principu naplaveného filtračního prostředku na vertikální filtrační svíčce. Předností této filtrace je, že se vyznačuje vysokou účinností filtrace a minimálními požadavky na údržbu. Podle složení filtrační vrstvy lze dosáhnout různých stupňů čistoty a průtoku filtrované kapaliny. Nejvyužívanějším filtračním prostředkem však je křemelina. Průběžné dávkování křemeliny dávkovacím čerpadlem udržuje filtr stále dostatečně propustným. To umožňuje dosažení vysokých kapacitních výkonů. Jediným nedostatkem je tedy absence signalizačního zařízení upozorňujícího na neprůchodnost filtru, popřípadě monitorování dodávky filtračního prostředku.

3.2.2 Přečerpávací část a chlazení Nízkotlaká část přečerpávací stanice pak zajišťuje přečerpávání emulze z jímky oteplené vody do chladících věží, které zajišťují opět tři čerpadla M4, M5, M6. Provozní mód těchto čerpadel je takový, že nabízí buď možnost chodu v pracovním režimu „manual“, který slouží pouze k servisním účelům a režimu „automatika“. V tomto režimu pracují


9

čerpadla v souběhu a jsou spínána v závislosti na úrovni hladin v obou nádržích. Zde jsou brány v potaz krajní meze hladin obou nádrží, čímž je zároveň zabráněno chodu čerpadel naprázdno. Pokud čerpadla pracují v souběžném režimu, tak jejich spínání je dáno pevně nastavenými hladinovými spínači viz obr. č.1. Máme tedy tři stupně regulace, přičemž u každého stupně je definována určitá hystereze. Pohony čerpadel jsou opět spínány přímým připojením k síti pomocí rozběhu hvězdatrojúhelník. Jde zde však o výkonové řady 7,5kW což je podstatně menší hodnota než v případě vysokotlaké části. Je zde důležité ještě doplnit, že jsou zde využita odstředivá článková čerpadla, která mají schopnost samostatného nasávání a tudíž zde není zapotřebí zatopení sacího prostoru. Obecně však platí, že na sací straně je zapotřebí dodržet co nekratší vzdálenost, v našem případě pak zejména dopravní výšku, která je zde 4 m. Chladící věže mají zabudovanou ventilaci, která umožňuje buď manuální režim chodu, kdy jsou dostupné dva rychlostní stupně, které jsou volitelně nastavitelné přepínačem na rozvodné skříni, viz obr.č.4. Vyšší rychlosti je opět dosaženo pouze přepnutím vinutí pohonu do trojúhelníku. V režimu automatiky jsou rychlosti voleny dle změřené teploty. Tento způsob spouštění je však krajně nevhodný, z důvodu, že pokud je při spuštění automatiky zjištěna vysoká teplotní odchylka odpovídající druhému rychlostnímu stupni, je automaticky pohon rozeběhnut na plný jmenovitý výkon, což představuje veliký proudový ráz.

Obr.č.4 – Ovládací tablo chladící části


10

Přiváděná emulze má v krajních případech teplotu 45 – 50 stupňů a proto výkon ventilace postačuje na ochlazení emulze. Z toho důvodu zde není zapotřebí využívat klimatizační jednotky apod. Pohon ventilátoru opět spínán rozběhem hvězda-trojúhelník

Obr.č.5 – Čerpadla M4,M5,M6 Na obr. č. 5 můžeme vidět čerpadla M4, M5, M6 čerpající vodu z jímky umístěné pod prostorem čerpací stanice. V pozadí můžeme vidět filtrační zařízení.

4 Návrhy změn v oblasti řízení Ohledně regulačních procesů lze tuto úlohu rozdělit opět na dvě části. V prvé řadě bude řešena regulace vysokotlaké části PS, kterou představují větve s čerpadly M1,M2,M3 a M21,M22,M23. V druhé poté část nízkotlaká, zajištující filtraci,přečerpávání a v konečné fázi pak chladící proces. Cílem je odběrateli nabídnout varianty, z nichž by si vybral pro něj tu nejvýhodnější po stránce řízení s ohledem na investice. Proto je tedy tato část rozdělena na podoblasti, kde v každé je vždy rozebírána úspornější varianta, která realizuje pouze řešení, které by odstranilo negativní vlivy a víceméně zajistilo bezporuchový chod. Nepočítá se zde však tedy s plnohodnotnou modernizací, jak je u podobných technologií běžné. Pokud bychom tohoto výsledku chtěli docílit, neobešla by se tato technologie bez nasazení řídícího systému, který by nám otevřel bránu k podoblastem automatizace, ke kterým bezesporu patří vzdálené řízení, monitorování provozu popřípadě možnosti rychlejší a snadnější diagnostiky. Proto tedy v druhé variantě je uveden plnohodnotný návrh automatizaci dané úlohy a zároveň je zde počítáno i s provedením změn v oblasti senzoriky, bez kterého by se tato volba neobešla.


11

4.1

Vysokotlaká část přečerpávací stanice

Pokud se budeme bavit o regulaci tlaku ve výstupních větvích, tak současný stav umožňoval pouze skokové změny tlaku a nikoliv spojité změny, jelikož regulační proces měl pouze tři stupně. Zde bude možné zvolit několik variant řešení. Probereme si nejprve postupně všechny a poté vyhodnotíme která by byla z praktického a zároveň i z finančního hlediska nejvýhodnější. Pokud se tedy vrátíme k nynějšímu stavu, tak můžeme tedy v první řadě vyloučit možnost přepínání hvězda-trojúhelník. Pohony těchto čerpadel mají jmenovité výkony 22 kW (trojúhelník 400V) což odpovídá dle vztahu (1) výkonu při rozběhu 12,7 kW při zapojení do hvězdy. V našem případě připravíme dva návrhy jak by tato situace mohla být řešena. V prvém budeme předpokládat, že nebude požadována spojitá regulace ve výstupních větvích a budou postačovat tři stupně jako doposud.

4.1.1 Varianta č.1 V tomto případě se zde nabízí využití softstartéru. Pro příklad jsme zvolili softstartér SIKOSTART 3RW44 z nabídky firmy Siemens viz obr.č.6, jejíž výrobky jsou přímo schváleny dle tzv. „workshopu“ pro použití ve Škoda Auto. Tento prvek nám přináší celou řadu výhod. Můžeme s ním spolehlivě omezovat proudové rázy při spouštění, zejména pak v případě kdy se pohon rozebíhá pod zatížením. Navíc je vybaven i integrovanou ochranou proti přetížení, a proto nejsou zapotřebí žádné další ochranné prvky. Doplňkově může být vybaven i modulem s rozhraním Profibus, což umožňuje integrovat ho do nadřazených řídících systémů.

Obr.č.6 - Softstartér SIKOSTART 3RW44


12

Pracuje na principu fázového řízení svorkového napětí motoru. Doba rozběhového napětí a doba rozběhu jsou voleny tak, aby byl rozběhový proud i moment co nejmenší. Je schopen pracovat ve dvou režimech zapojení. Je možné standardní zapojení vinutí motoru do hvězdy či do trojúhelníku nebo zapojení „dovnitř trojúhelníku“ viz. obr.č.8, kdy je využito vyvedených vodičů z např. původního zapojení hvězda-trojúhelník. Toto zapojení je výhodné vzhledem k 58% velikosti jmenovitého proudu, který prochází rozběhovým členem. Charakteristiky na obr č.7 nám navíc znázorňují porovnání při využití měkkého spouštěče oproti „tvrdému“ připojení popřípadě rozběhu hvězda trojúhelník. Zde můžeme vidět že softstarter pomocí napěťové rampy, která je plynule nastavitelná dokáže snížit rozběhový proud a záběrový moment motoru na minimum. Velmi často se využívají např. pro pohony čerpadel, ventilátorů, kompresorů, hydrauliky, průmyslových chladících a mrazících zařízení, zařízení na dopravu vody, dopravníků, výtahů, obráběcích strojů atd.

Obr. č. 7 – Porovnání jednotlivých způsobů dle svorkového napětí, proudu a momentu

Obr. č.8- Zapojení do „uvnitř trojúhelníku“


13

4.1.2 Varianta č.2 V tomto případě by, bylo vhodné navrhnout takové řešení které, by umožňovalo plynule měnit tlak v potrubí dle aktuálního množství odebírané emulze. Nabízí se tedy možnost, využít pro řízení výkonu čerpadel regulační prvek ve spojení s frekvenčními měniči řady Micromaster firmy Siemens. Frekvenční měniče by nám kromě plynulé regulace čerpacího výkonu nabídly podobné vlastnosti jaké nabízí softstarter, avšak po stránce finanční za podstatně vyšší cenu. Po stránce rozšiřujících funkcí nám nabízejí podstatně širší škálu jako například kaskádní možnosti řízení, rychlé digitální vstupy, možností vytváření jednoduché logiky popřípadě vlastní integrovaný PID regulátor. To nám například vytváří možnost, jak zajistit, aby jednotlivá čerpadla byla schopna i autonomní regulace po vyřazení činnosti automatiky. V zhledem k úpravám rozvodných skříní by tedy došlo k nahrazení současných ovládacích obvodů, kde veškerá logika řízení byla vytvářena pouze reléovými kombinacemi, místo nichž by byl nasazen řídící systém Simatic. Příkladem může být např. logika na přepínání čerpadel v závislosti na době běhu, která může být dosti komplikovaná. A mnohdy bývá pouze příčinami poruch. Pro samotný proces regulace by bylo nutné tento řídícího systému navíc vybavit vstupnímy analogovými moduly které nám nabízejí standardně napěťový kanál 0-10V nebo proudovou smyčku 4-20 mA. Pro komunikaci s frekvenčními měniči by se využilo standardní průmyslové sběrnice Profibus DP. Tento systém regulace však může mít i své stinné stránky. Při návrhu regulace je důležité mít na paměti, v jakém rozsahu otáček je doporučeno výrobcem čerpadla provozovat. V případě že bychom provozovali čerpadla mimo stanovené parametry tak musíme počítat se sníženou účinností, která se projeví opět zvýšením nákladů na provoz. V těchto případech bývá často využívána i kombinace, kdy při paralelním chodu jsou měněny otáčky pouze jednoho čerpadla , přičemž ostatní čerpadla jsou provozovány na plné parametry.

4.1.2.1 Regulační proces Jako regulační prvek by mohl být využit softwarový algoritmus „PID Self-tuner“, který je standardní součástí knihoven systému. Je navíc vybaven, jak napovídá název, metodou samočinného nastavení PID parametrů a proto je jeho využití velmi vhodné. Na obr.č.9 můžeme vidět zjednodušené schéma funkčního bloku realizujícího PID regulaci. Můžeme vidět, že regulátor umožňuje řídit akční prvky jednak pomocí spojitého signálu nebo pomocí PWM signálu.


14

Obr. č. 9. Schéma algoritmu „PID Self-tuner“

Pro monitorování stavu je možné využít operátorské panely, které nám vytvoří HMI rozhraní, zajištující lokální obsluhu a monitoring. Jako příklad je uvedena na obr. č.9, 10 a 11 uvedena ukázka monitoringu filtrační stanice v hutním provozu pomocí PC panelu. Zde můžeme vidět téměř podobnou situaci jako v našem případě. Pro vzdálené řízení se z pravidla již nepoužívají tyto panely, ale nahrazují je PC stanice umístěné na dispečinku, na nichž je většinou provozován nadřazený vizualizační systém slučující obvykle více oblastí do jednoho segmentu.

Obr. č. 10. Ukázka vizualizace celkový přehled stanice

Obr. č. 11. Ukázka vizualizace vysokotlaké části


15

Obr. č. 12 Ukázka vizualizace – diagnostické hlášení

4.2

Nízkotlaká a chladící část PS

I když se v této oblasti neobjevují tak často poruchové stavy, bylo by však vhodné provézt několik změn především k optimalizaci řízení a diagnostiky. Tyto úpravy se však neobejdou bez nasazení řídícího systému. Proto v každé podoblasti bude probrána metoda, která již využívá danou myšlenku v aplikaci s řídícím systémem.

4.2.1 Filtrační stanice Zde by jen stálo za zmínku doplnění funkce pro sledování průchodnosti a čistoty filtračního zařízení. K tomu slouží speciální podtlaková čidla, která se umísťují přímo do filtračního koše. Některá filtrační zařízení jimi bývají již vybaveny standardně. Bylo by možné tedy volně definovat úrovně znečištění, při kterých by již byla hlášena informace obsluze. V případě ucpání by došlo k vyhlášení havarijní situace, která by byla jednak signalizována na dispečinku a dále by byla v součinnosti s řízením dodávky emulze do přečerpávací stanice.

4.2.2 Chladící nádrž Co se týče chladící části, tak zde by bylo vhodnější nahradit současné „kontaktní“ měření hladiny za měření bezkontaktní, které by nám beze sporu přineslo výhodu flexibility a v druhé řadě úplnou kontrolu stavu objemu v nádrži. Zejména se tedy jedná o nádrž s chladnou vodou. Mechanické indikátory hladiny by nadále zůstaly pouze pro bezpečnostní indikaci krajních mezí.


16

Pro tyto účely se nám nabízí např. ultrazvukový měřič hladiny SITRANS Probe LU, který byl již v minulosti několikrát využit v obdobných aplikacích a jeho výhody se pouze potvrdily. Pokud bychom ale chtěli docílit měření hladin v silně znečištěných nádržích, pak je zde bezkontaktní měření tou pravou a jedinou volbou. Řídící systém by zpracovával data měřená hladinoměrem a zajišťoval spínání jednotlivých výkonových stupňů. Přičemž pořadí spínání, hystereze by byly součástí volitelných parametrů vizualizačního systému. Ohledně spínání čerpadel M4, M5 a M6, vzhledem k relativně krátké dopravní výšce, kterou tyto čerpadla překonávají, zde nejsou nutné žádné zásahy do silové části. Můžeme tedy ponechat současné spouštění pomocí rozběhu Y/D. Využití softstartérů by v tomto případě bylo vzhledem k pořizovací ceně zbytečným komfortem.

4.2.3 Ventilace U chladících ventilátorů se nám nabízí několik možností jak lze docílit optimálního stavu. U první z nich se přidržíme dosavadního řešení, kdy byly využívány dva rychlostní stupně Y/D avšak by se zde provedla změna oproti původní automatice v tom, že by byla softwarově ošetřena situace při náběhu druhého rychlostního stupně, kterému by nutně musel předcházet nejprve rozběh s prvním rychlostním stupněm. Toto je pro případ, kdy by zůstalo zachováno současného stavu. Nezbavíme se zde sice proudových špiček při přepínání úplně, avšak v porovnání vysokotlakými čerpadly bude přechod Y/D zanedbatelný. V případě že bychom i tak

naměřili

vysoké hodnoty při rozběhu, museli bychom přejít

k regulaci otáček pomocí frekvenčního měniče, což by v tomto případě znamenalo ideální volbu, která je však, jak jsme již probrali, kompenzována vysokou pořizovací cenou.


17

5 Závěr Z výsledků analýzy můžeme říci, že nynější stav řízení pohonů není zcela uspokojivý, a to především ve vysokotlaké části stanice. Nárazové spínání s rozběhem hvězda-trojúhelník, které je zde v plné míře využito, není v dnešní době, kdy jsou na trhu nabízeny široké palety výkonných regulačních prvků, vhodný systém spouštění a navíc zcela zásadně není uřčen pro spínání vysoko-výkonových prvků pod zatížením. I v tomto směru by údržba firmy jistě přivítala snížení finančních nákladů spojených s údržbou a servisem této technologie. Můžeme říci, že navržené varianty se zcela liší v technickém řešení a s ním spojenými finančními náklady na realizaci, avšak jeden cíl mají stejný. Tím je především zajištění bezporuchového chodu. Další kritéria, mezi která patří především stupeň automatizace, volby regulačních procesů popřípadě monitoring a diagnostika jsou na posouzení provozovatelem, který se rozhodne, zda by pro něj tato investice mohla v budoucnu znamenat přínos a zdali by mohla přinést návratnost v oblasti úspor.


18

6 Literatura [1]

S. Ďaďo, L. Bejček, A. Platil : Měření průtoku a výšky hladiny, BEN-technická literatura, Praha 2005

[2]

L. Šmejkal, M. Martinásková : PLC a automatizace – díl č.1, BEN-technická literatura, Praha 2007

[3]

Časopis AUTOMATIZACE (www.automatizace.cz)

[4]

Technická dokumentace firmy SIEMENS (www.siemens.cz)

[5]

Internetový server (www.blaja.cz)

Poděkování: Tento text vznikl za podpory projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/07.0247 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření. Formát zpracování originálu: titulní list barevně, další listy včetně příloh barevně.


19

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Recommend Documents