СпиртПриборСервис
Статья в журнале "Ликёроводочное производство и виноделие" об автоматизированной системе управления БРУ.
 
Новое поколение автоматизированных систем управления и регулирования технологическим процессом брагоректификации


Введение

Современный рынок с неизбежностью требует от производителя продукцию только высшего качества. Применительно к спиртовому производству это значит переход на выпуск высококачественных спиртов «Экстра» и «Люкс». Одним из основных направлений в обеспечении такого перехода является включение в технологический процесс производства спирта системы автоматического управления и контроля.
Специалисты ООО «СпиртПриборСервис» разработали новое поколение таких универсальных автоматических систем. Их основными отличиями от существующих АСУ являются минимальная стоимость (для 4-х колонной БРУ - до 2000 тыс. руб.), сокращенные сроки изготовления и монтажа (до 3-х месяцев), увеличенный срок гарантии (до 3-х лет), повышенная надежность, простота адаптации к конкретному производству, уменьшенный аппаратный состав, недорогое сервисное обслуживание.
В штатном исполнении система может включать в себя до 1024 каналов контроля, регулирования и управления. Структура системы позволяет быстро перестраивать их количество, исходя из конкретного объекта и пожеланий Заказчика.
Включение системы в состав технологического оборудования позволяет добиться резкого повышения качества и стабильности показателей выпускаемой продукции, осуществлять полный контроль за соблюдением параметров технологического процесса, сократить количество операторов, одновременно облегчив их работу.
В настоящее время описываемая система смонтирована, прошла успешные испытания и сдана Заказчику на предприятии ОАО «Этанол» г. Ливны Орловской области.

Принципы построения системы

АСУ ТП построена по трехуровневой схеме с центральным управляющим компьютером (ЦУК), комплектом дистанционно управляемых модулей сбора, обработки, передачи данных и команд и комплектом датчиков и исполнительных механизмов. Управление осуществляется оригинальной управляющей программой, разработанной специалистами ООО "СпиртПриборСервис". Система выполняет все функции управления и контроля параметров процесса производства спирта как в автоматическом, так и в ручном режиме.
Верхний уровень системы – центральный управляющий компьютер.
Центральный управляющий компьютер (ЦУК) отвечает за характеристики технологического процесса «в целом». ЦУК выполнен на базе персонального компьютера РС IВМ. Для повышения надежности имеется дублирующий компьютер. С одной стороны это повышает надежность управления, т.к. при отказе одного из компьютеров, второй автоматически переключает управление на себя. С другой стороны два независимых монитора позволяют оператору одновременно отслеживать работу спиртовой установки в реальном масштабе времени по значениям соответствующих параметров на мнемосхеме (один экран) и оценивать динамику изменения тех же параметров по графикам на втором экране. ЦУК соединен с модульными подсистемами управления с использованием интерфейса типа RS232.
Средний уровень – шкаф управления.
Шкаф управления включает в себя модули сбора, обработки, передачи данных и команд, имеющие от 4 до 8 каналов ввода-вывода, а также блоки питания и искрозащиты. Связь с датчиками и исполнительными механизмами осуществляется по экранированным кабелям с витыми парами с использованием токовых выходов и интерфейса RS485.
Важным отличительным свойством модульной подсистемы является ее автономность (независимость от ЦУК). Так при отключении управляющего компьютера, не происходит нарушения технологического процесса. Модули автономно и бесконечно долго будут самостоятельно поддерживать последний установленный режим работы спиртовой установки.


Комната операторов

Внешний вид комнаты операторов АСУ

 

Шкаф управления

Внешний вид шкафа управления
с управляющими модулями

 

Нижний уровень системы – датчики и исполнительные механизмы.
Датчики выполняют функции измерения параметров технологического процесса с последующей их передачей в шкаф управления. Для контроля параметров технологического процесса используются датчики температуры ТСПУ 420, ТСМУ 420 с унифицированным выходным токовым сигналом, датчики давления МТ100, КРТ-5, Сапфир –22, расходомеры электромагнитного типа МР400 (фирма «EESA» Чехия) и ИПРЭ-7 производства Арзамасского приборостроительного завода, турбинные преобразователи расхода ТПР, частотные преобразователи EI-7001 фирмы «Веспер» для управления электродвигателями насосов. Измерение уровней в емкостях осуществляется с помощью датчиков давления.


Датчик температуры

Пример установки датчика температуры

 

Датчик уровня

Пример установки датчика уровня

 

Измерение предельных уровней параметров технологического процесса выполняется в каждом случае отдельно в зависимости от конкретной задачи.

Управление

По желанию Заказчика управление может осуществляться как регулирующими пневмоклапанами с мембранно-исполнительными механизмами, управляемыми электропневмопозиционерами, так и с использованием электрических приводов с шаровыми регулирующими кранами. В последнем случае вся АСУ будет несколько дороже.


Пневмоклапан

Пневматический запорно-регулирующий клапан с электропневмопозиционером

 

Программное обеспечение

Программное обеспечение АСУ является оригинальной разработкой ООО «СпиртПриборСервис». Программа управления учитывает все особенности технологического процесса производства спирта и обеспечивает:

  • Поддержание заданных параметров технологического процесса спиртовой установки в определенном допустимом диапазоне;
  • Корректировку параметров технологического процесса в автоматическом и ручном режимах;
  • Вывод на экран значений текущих параметров технологического процесса;
  • Архивацию и просмотр графиков изменения параметров технологического процесса;
  • Просмотр в реальном масштабе времени на одном из экранов ЦУК числовых значений архивных параметров технологического процесса без отключения режима управления на другом экране;
  • Ввод дополнительных функций управления параметрами технологического процесса, и коэффициентов, характеризующих работу конкретной спиртовой установки без ее остановки;
  • Отработку аварийных режимов.

Программа позволяет, при необходимости, интегрировать режим мониторинга в единую информационную сеть предприятия. Взаимодействие программы с оператором производится с использованием трехоконного интерфейса. Интерфейс выполнен максимально удобным для оператора. При этом оператор может иметь минимальный опыт работы с компьютером.


Экран схемы БРУ

Вид экрана монитора управляющего компьютера в режиме показа мнемосхемы спиртовой установки (в прямоугольниках цифрами показаны текущие значения параметров: красный – расход, зеленый – давление, голубой – температура, синий - уровень)

 

Надежность

Надежность АСУ определяется надежностью базовых программно-аппаратных компонентов. В аппаратной части используются хорошо зарекомендовавшие себя отечественные серийно выпускаемые датчики и исполнительные механизмы со сроками гарантии 1-3 года, выполненные во взрывобезопасном исполнении, имеющие соответствующие сертификаты и запитываемые с использованием искробезопасных цепей.
Надежность компонентов модульной подсистемы обусловлена использованием в качестве базовых модулей широко применяемых во всем мире, проверенных на множестве реальных объектов модулей корпорации ICР.
В части программного обеспечения показателем надежности является отработка примененного программного обеспечения на 15 малых спиртовых заводах и на контрольных спиртоизмерительных комплексах, установленных и успешно работающих более чем на 100 предприятиях алкогольной отрасли. Дополнительно, способность программы самовосстанавливаться после отключения питания от компьютера при последующем его включении также повышает надежность работы системы в целом.
Немаловажным фактором в надежной работе системы является ее гарантированное сервисное обслуживание, осуществляемое разработчиком в течение всего периода функционирования системы на предприятии.

Конструктивное исполнение

Конструктивно АСУ выполнена как распределено модульная система. ЦУК, как правило, устанавливается в комнате операторов-технологов. Там же устанавливается шкаф управления размером 800х800х200мм. В шкафу размешаются, помимо модулей управления, блоки питания, барьеры искрозащиты, электрические автоматы. Крепеж всех элементов в шкафу производится на DIN-профили, что позволяет производить максимально быструю замену любого элемента без демонтажа кабельных соединений. Кабельные соединения осуществляются с применением пружинных клемм фирмы «Wago».
Монтаж датчиков давления, температуры и уровня производится в предусмотренные для этой цели специальные штатные или дополнительно ввариваемые штуцера. Электропневмопозиционеры устанавливаются непосредственно на пневматические запорно-регулирующие клапаны. Вся кабельная разводка выполняется в трубах, гибких металлорукавах и металлических коробах кабельных каналов.

Полученные результаты

Описываемая АСУ была смонтирована на ОАО «Этанол» г.Ливны Орловской обл. При отработке системы управления основной задачей являлось получение спирта со стабильными характеристиками и по качеству превышающему качество спирта до внедрения автоматической системы управления. При этом необходимо отметить, что стабильность характеристик продукции напрямую зависит от стабильности поддержания параметров технологического процесса (при условии, конечно, постоянства параметров исходного сырья), а качество спирта – это уже во многом технологическая задача.
В результате отработки АСУ как в ручном, таки в автоматическом режиме, удалось полностью «сгладить» все основные рабочие параметры колонн БРУ. Весьма важным результатом явилось поддержание температуры на 16 тарелке спиртовой колонны с точностью плюс-минус 0,2°С. Ниже приведена таблица основных параметров и погрешностей регулирования, полученные по результатам работы АСУ БРУ в марте-апреле 2003 г., а также вид экрана монитора управляющего компьютера в режиме показа графиков изменения параметров спиртовой колонны БРУ.

Параметр

Показатели и погрешность регулирования

Бражная колонна
Эпюрационная
Колонна
Спиртовая
колонна
Разгонная
Колонна

Абсолютное давление, м. в. ст.

 

внизу колонны

2,80…2,95
±0,01
1,30…1,40
±0,01
2,65
±0,01
0,85…2,30
±0,01
над верхней тарелкой
-
0,27…0,35
±0,01
0,15…0,18
±0,01
-

Температура, °С

 

 

отходящей воды из дефлегматора

61…64
±0,5
-
-
-
на 16 тарелке
-
-
86…88
±0,25
-
Расход бражки, куб. м/час
8…18
±0,05
-
-
-
Давление пара в коллекторе, ати
4…7
±0,2


Экран графиков

Графики работы спиртовой колонны (СК) спиртзавода ОАО «Этанол»
27 апреля 2003 года с контурами стабилизации:

  • расхода бражки (график 5, шкала куб.м\час);
  • давления пара в коллекторе (график 6, шкала atm);
  • давления низа колонны (график 3, шкала atm);
  • давления верха колонны (график 4, шкала atm);
  • температуры на 16 тарелке (график 13, шкала 0С, 16tar)

 

Дополнительная информация

АСУ БРУ изготавливается на основе проекта, выполняемого, как правило, отраслевым проектным институтом «Гипропищемаш-2». Проект в обязательном порядке проходит экспертизу Гостехнадзора на соответствие правилам промышленной безопасности. Стоимость проекта и экспертизы входит в сумму договора.
Изготавливаемое оборудование передается Заказчику «под ключ», с выполнением полного цикла пуско-наладочных работ. Средние сроки выполнения заказа на создание, монтаж и пуско-наладку АСУ ТП составляют 3 месяца. Стоимость системы в основном определяется стоимостью запорно-регулирующей арматуры.
Вся выпускаемая ООО «СпиртПриборСервис» техника является достаточно сложной и требует специального обслуживания в процессе эксплуатации. Одним из решений данной задачи является обучение и практическая подготовка специалистов «на местах». Еще в процессе изготовления заказа предприятие-заказчик направляет своих специалистов для знакомства с изделием, с его особенностями, которые могут выявиться в процессе эксплуатации. Практическая же подготовка проходит при производстве пуско-наладочных работ. Инженерно-технический персонал Заказчика под руководством специалистов ООО «СпиртПриборСервис» проходит курс обучения с выдачей, если это требуется, соответствующих удостоверений, дающих право обслуживать и ремонтировать поставленное оборудование.
На все изготавливаемое оборудование дается гарантия 3 года.

 

Май 2003 г.

 

тел./факс (495) 502-92-93
Copyright © 2001-2006 "СпиртПриборСервис"