proiect automate

8/12/2019 Proiect Automate

1/10

Sisteme Moderme pentru Conducerea Proceselor Energetice II

TEHNICI DE CONDUCERE CU AUTOMATE

PROGRAMABILE A PROCESELOR ENERGETICE

PROIECT

Coordonator Masterand

Conf. dr. ing. POPA Cezar Dumitru RDANU Adrian

2014


2/10

Sistemul de monitorizare i automatizare al echipamentului de

rcire al unui transformator de for

Etapa 1. Sisteme de rcire cu circulaie forat a uleiului i rcire forat cu aer

Sistemul de rcire folosit la transformatoarele de foarte mare putere S = 10...1.000

MVA, utilizeaz o pomp de ulei pentru a mri viteza de circulaie a uleiului prin fiecare

radiator rcit forat cu aer de 1...5 ventilatoare.

Chiar dac randamentul transformatoarelor de mare putere este foarte ridicat i

procentul pierderilor sub form de energie termic este mic (0,5...1 % Sn) , el rmne

semnificativ ca valoare absolut i ca urmare pentru evacuarea cldurii preluate de ulei suntnecesare sisteme de rcire numeroase i eficiente (cu efect intensiv) pentru a micora la valori

rezonabile cantitatea de ulei din cuv i spaiul de montaj.

Circulaia forat se realizeaz cu o pomp de ulei montat pe racordul de intrare a

uleiului n corpul de rcire. Circulaia aerului la suprafaa elementelor de rcire, n cazul

circulaiei naturale a uleiului, poate fi liber de jos n sus, sau forat cu ajutorul unor

ventilatoare amplasate n partea inferioar a corpurilor de rcire, iar n cazul circulaiei forate

a uleiului, circulaia aerului este forat cu ajutorul ventilatoarelor nglobate n corpurile dercire.

Sistemul de rcire al transformatorului de for lucreaz n circuit nchis i este

prevzut cu aerisitoare de aer, robinei de blocarea circulaiei uleiului (pentru a facilita

operaiile de ntreinere) i indicator de debit i sens de curgere a uleiului prin instalaie care

monitorizeaz buna funcionare a pompei de ulei respectiv sesizeaz defectarea acesteia i

previnefuncionarea transformatorului n regim de suprasarcin.

n funcie de sarcin i modul de proiectare a sistemelor de rcire, transformatoarele

de for pot fi prevzute cu sisteme de automatizare care s activeze diferitele sisteme de

rcire ale transformatorului (sau chiar nu mai module separate) dup un algoritm de tipul

60/80/100% care presupune: la sarcini pariale sub 60% se lucreaz cu sistemul de rcire

natural RN care nu consum energie electric; la sarcini de 60...80% se lucreaz cu

circulaie forat a uleiului i rcire natural a acestuia CFU-RN iar la sarcini de peste 80% se

folosete capacitatea maxim de rcire a sistemului CFU-RFA.


3/10

Etapa 2. Schema de principiu a sistemului de rcire.

Se consider schema sistemului de rcire cu urmtoarele componente:

Fig.1 Schema de principiu a sistemului de rcire

Tr.transformator de for;

T1psenzor temperatur (analogic) nfurarea primar;

T2ssenzor temperatur (analogic) nfurarea secundar;

Tulei senzor temperatur maxim (analogic) ulei din interior cuv;

T1uleisenzor temperatur (analogic) ieire ulei din cuv;

T2uleisenzor temperatur (analogic) intrare ulei n cuv (dup rcire);

Ddebitmetru cu impulsuri (digital) verificare curgere i sens curgere ulei;

Nule iindicator nivel ulei (digital) cu dou praguri de avertizare: de atenie i de avarie;

V1,2ventil elctromagnetic izolare cuv la detectarea unui incendiu;

SPsenzor control presiune n cuv (digital), contact NI cu reinere;

V3ventil electromagnetic bypasspentru circulaie natural ulei (normal deschis);

Pelectropomp de ulei (una pentru fiecare grup de rcire);

Rradiator ulei (un singur grup rcit de dou ventilatoare cu comand independent funcie

de temperatura uleiului la ieire);

Ve1electroventilator rcire radiator ulei;

K1contactoar de for pentru comanda pornirii opririi ventilatorului (dac este necesar).


4/10

Pentru realizarea proiectului am ales un transformator de 440/110 kV-50 MVA, o

pompa de ulei cu puterea de 5.5 kW avnd un debit de 4500 l/min i 8 ventilatoare cu o

putere de 2 kW avnd debitul de 400 m3/min.

Principiul de funionare al sistemului de rcire al transformatorului de for n funcie de

sarcina medie.

Partea activ a transformatorului de for (miezul i nfurrile: primar i secundar)

este cufundat n ulei special de transformator, ntr-o cuv prevzut la exterior cu elemente

de rcire: evi i radiatorul de ulei R rcit de un ventilator Ve1 comandat independent, de

contactorul de for K1, funcie de temperatura uleiului la ieire.

Uleiul are rol de izolant electric i de agent de rcire, transportnd cldura de la partea

activ a transformatorului la elementul de rcire (radiatorul de ulei).

Circulaia uleiului poate fi:

natural: realizat pe baza diferenei de densitate a uleiului rece de la fundul

cuvei (temperatura uleiului n acest punct este masurat de doi senzori de

temperaturT1p i T2s, pentru nfurarea principal respectiv nfurarea

secundar) fa de uleiul cald din partea superioar (temperatura acestuia fiind

msurat cu ajutorul senzorului de temperatur maxim din interiorul cuvei

Tulei s).

forat:se realizeaz cu ajutorul unei pompe de ulei P montat pe racordul de

intrare a uleiului n corpul de rcire (radiatorul de ulei).

Circulaia aerului la suprafaa elementului de rcire, n cazul circulaiei naturale a

uleiului, poate fi liber de jos n sus, sau forat cu ajutorul unui electroventilator Ve1

amplasat n partea inferioar a corpurilor de rcire.

n funie de sarcin i modul de proiectare a sistemelor de rcire, transformatorul de

for este prevzut cu sisteme de automatizare care sa activeze diferite sisteme de racire al

acestuia, astfel:

la sarcini pariale sub 60% , adic la o temperatura a uleiului sub 85 oC, se

lucreaz cu sistemul de rcire natural RN care nu consuma energie electric;

la sarcini ce depesc 60%, respectiv temperatura atinge 85 90 oC se emite

un semnal de atenie;


5/10

la sarcini de 6080%, respectiv se depete temperatura de 90 oC se pornete

rcirea forat cu ulei RFU alturi de rcirea natural, i se menine pn

temperatura scade la 85 oC;

la sarcini de peste 80%, respectiv temperatura continu s creasc pn la ovaloare de 92 -93oC, se va folosi capacitatea maxim de rcire prin pornirea

electroventilatorului Ve1i comandat prin nchiderea contactoarele de for K1,

avnd loc astfel rcirea forat cu aer RFAce lucreaz concomitent cu rcirea

forat cu ulei pn cnd temperatura scade la 85 oC.

n cazul n care sensul uleiului prin pomp este incorect, sensul de curgere a uleiului

fiind sesizat de debitmetrul de impulsuri D, sau dac nivelul uleiului din cuv este sczut

(nivel verificat de indicatorul de nuvel ulei Nuleicu doua praguri de avertizare: de atenie i de

avarie) se acionez oprirea transformatorului. Dac presiunea din cuv este maxim se

comand ventilele V1i V2pentru blocarea uleiului din cuv.

Variabile digitale i analogice de intrare, ieire necesare pentru automatizare:

I01pornire transformator;

I02sens incorect pomp ulei;

I03nivel sczut ulei;

I04presiune maxim cuv;

Q01pornire transformator;

Q02pornire pomp RFU;

Q03pornire ventilator RFA;

Q04comand ventile blocare ulei din cuv;

IA01temperatur ulei cuv;

IA03temperatur intrare radiator ulei;

IA04temperatur ieire radiator ulei.

Etapa 3. Proiectarea schemei electrice de automatizare

Se va elabora schema electric de automatizare care va cuprinde:

- modul de alimentare cu energie a dulapului de automatizare i al automatului

programabil (sursa de alimentare);


6/10

- modul de conexiune la automatul programabil a elementelor de comand, execuie,

msur n concordan cu tensiunea de alimentare i curentul nominal al fiecruia.

Modul de alocare a variabilelor de intrare ieire i funciile ndeplinite de senzorii i

elementele de execuie din sistem sunt prezentate n tabelul urmtor:

Simbol

aparat n

schema

electric

Variabilasociat

Rol funcional n proces/program

S1 I01 Conectare (pornire) transformator

D I02 Sens incorect a uleiului prin pomp (D)L I03 Nivel sczut a uleiului din cuv (N)P I04 Presiune maxim din cuv (P)

I05;I06;I08..I010 Neutilizat

TR1 IA01 Senzor temperatur maxim ulei interior cuvSDT1 IA03 Senzor temperatur intrare radiator uleiSDT2 IA04 Senzor temperatur ieire radiator ulei

IA02 Neutilizat

Q1 Q01 Comand pornire transformatorQ2 Q02 Comand pornire pomp RFUQ3 Q03 Comand pornire ventilator RFA

Q4 Q04Comand inchidere ventile pentru blocarea uleiului dincuv

M01Stare intermediara depire temperatur T1

M02 Stare intermediar pornire transformatorD01 Afiaj alarm T1D02 Afiaj temperatur maxim primarD03 Afiaj pornire RFUD04 Afiaj temperatura normal n cuva transformatoruluiD05 Afiaj blocare ventileD06 Afiaj pornire RFA

D07Afiaj diferen de temperatura la intrare/ieire radiatorulei

Etapa 4. Realizarea schemei logice de funcionare

Se va face o descriere logic a modului de funcionare preconizat pentru echipamentul de

rcire avnd n vedere funcionarea n cele trei situaii:

1. Rcire natural prin circulaia uleiului i aeruluiRN;

2. Circulaieforat a uleiului i rcire natural cu aer CFU-RN;

3. Circulaie forat a uleiului i rcire forat cu aer prin conectarea treptelor de rcire

cu aer, CFU-RFA,i modul de rezolvare a posibilelor situaii de avarie.


7/10

Descrierea logic a modului de funcionare preconizat pentru echipamentul de rcire se

prezint n modul urmtor:

- se pornete transformatorul prin apsarea butonului conectat la intrarea I01 a

automatului programabil i se activeaz ieirea Q1 destinat pornirii

transformatorului.

- Din intrarea analogic IA1 se simuleaz creterea temperaturii din cuva

transformatorului.

o La o cretere a temperaturii pn la 85oC are loc rcirea natural prin circulaia

uleiului i a aerului.

o Cnd temperatura atinge 85oC se emite un semnal de atenie (D01T) pe

ecranul automatului programabil, iar cnd aceasta atinge 90o C automatul

avertizeaz ca s-a atins pragul maxim (D02T).

o Crescnd temperatura peste 90o C se pornete rcirea forat cu ulei RFU,

prin activarea ieirii Q2, alturi de rcirea natural, i se menine pn

temperatura scade la 85 oC.

o Daca temperature tinde s creasc pn la o valoare de 92 -93oC, se va folosi

capacitatea maxim de rcire prin pornirea electroventilatorului Ve1 i

comandat prin nchiderea contactoarele de for K1 , avnd loc astfel rcirea

forat cu aer RFA ce lucreaz concomitent cu rcirea forat cu ulei pn

cnd temperatura scade la 85 oC; se activeaz ieirea Q3.

- n cazul n care sensul uleiului prin pomp este incorect, sensul de curgere a uleiului

fiind sesizat de debitmetrul de impulsuri D(intrarea I02 a automatului programabil),

se acioneaz oprirea transformatorului prin resetarea intrrii I01.

- dac nivelul uleiului din cuv este sczut-intrarea I03- (nivel verificat de indicatorul

de nivel ulei Nuleicu doupraguri de avertizare: de atenie i de avarie) se acionez

oprirea transformatorului.

- Dac presiunea din cuv este maxim (intrarea I04) se activeaz ieirea Q4 ce

comand nchiderea ventilelor V1i V2, pentru blocarea uleiului din cuv.

- Din intrrile analogice IA3 i IA4 se verific dac exist o diferen de temperatur la

intrarea uleiului n radiator fa de temperatura uleiului de la ieire, caz n care se

activeaz ieirea Q4, care comand nchiderea ventilelor V1i V2 , pentru blocarea

uleiului din cuv.


8/10

Etapa 5. Proiectarea programului secvenial n mediul de programare EASY-SOFT

PRO

Prin utilizarea mediul de programare EASY-SOFT PRO se va realiza i testa prin

simulare programul pentru a rula pe un automat programabil Moeller din seria MFD TITAN

cu ieire pe tranzistor i afiaj MFD-TITAN.

Utiliznd mediul de programare EASY-SOFT PRO se selecteaz configuraia

urmtorului automat programabil: ca modul de baz s-a ales din familia de aparate MFD

TITAN (cu alimentare la 24V DC), modulul de afiaj MFD-Titan compus din: modulul

CPUMFD CP8 NT, modulul de afiare MFD 80 B i modulul de estimare al

temperaturii MFDTP 12NIA (interfa utilizat pentru termorezistene).

Etapa 6. Elaborarea documentaiei de execuie pentru dulapul de automatizare

Proiectarea tabloului electric

Tabloul electric este unul dintre cele mai importante elemente ale unei instalaii

electrice, proiectarea i construcia acestuia fiind fcut n conformitate cu standarde (CEI

439-1, CEI 947) care definesc condiiile de siguran n exploatare. Tablourile electrice sunt

realizate sub forma unor carcase metalice care confer dubl protecie: protecia aparatelor de comutaie, comand, msur mpotriva ocurilor mecanice,

vibraiilor, umezelii, corpurilor strine;

protecia personalului mpotriva ocurilor electrice.

Pentru comanda i protecia unor utilaje tehnologice se utilizeaz tablourile de distribuie

(denumire internaional distribution boardDB) n care aparatele de comutaie, siguranele

fuzibile, echipamentele de automatizare sunt montate pe un panou special, amplasat n

interiorul carcasei metalice pe care sunt montate dispozitive de comand i control (butoane,

lmpi, aparate de msur); amplasarea aparatelor cere un studiu amnunit lund n

considerare dimensiunile fiecrui echipament, spaiul necesar pentru rcire etc.

Amplasarea aparatelor electrice n tabloul electric (varianta tradiional)

Aparatele electrice se amplaseaz n principiu pe vertical, n funcie de valoarea

curentului nominal i pe orizontal pentru calibre apropiate, n ordinea: aparatul principal de

alimentare a circuitelor, aparatele de protecie a circuitelor derivaie, aparatele care echipeaz

fiecare circuit, irul clemelor de conexiune cu exteriorul, figura 6.5. Se au n vedere


9/10

dimensiunile de gabarit i condiiile speciale de montare impuse de productor. Amplasarea

aparatelor se face astfel nct:

s fie utilizat ct mai judicios spaiul disponibil;

s se respecte o amplasare logic care s permit urmrirea i identificarea uoar a

circuitelor (n conformitate cu schema electric);

amplasarea aparatelor s permit realizarea conexiunilor electrice dup trasee de

lungime minim. n faza de proiectare trebuie avut n vedere o posibil dezvoltare sau

perfecionare a echipamentului deservit, ca urmare se va prevedea un spaiu de rezerv pentru

aparate care s reprezinte 2025 % din suprafaa util a plcii cu aparate. Conductoarele

electrice se amplaseaz n jgheaburi cu capac a cror dimensiuni se coreleaz cu numrul

maxim de conductoare amplasate i cu seciunea acestora (limejgheab 40 mm80 mm).

Fiecare aparat electric se marcheaz vizibil, pe placa cu aparate, cu etichete speciale

amplasate ct mai aproape de acesta.

Documentele de execuie specifice furnizate de EASY-SOFT PRO i necesarul de

resurse materiale pentru finalizarea proiectului prin ntocmirea specificaiei de aparate este

prezentat n tabelul urmtor:

Nr.

crt.

Simbol Denumirea Caracteristici tehnice U.M. Cant. Furnizor

1.Sursa Easy400

POW

Surs alimentare automatprogramabil, 24V DC, 2.5A

Buc. 1 MOELLER

2. MFD Titan

Modul de afiaj, 24V, 12 intrri, 4ieiri pe releu, 4 intrri analogice, 1ieire analogic

Buc. 1 MOELLER

3. MFD-CP8-NT Modul alimentare/CPU, 24V Buc. 1 MOELLER

4. S1Buton comanda

M22-PV

Buton comand cu reinere, IP67,se foloseste cu suport universal

M22-A i contacte N: M22-K10sau ND: M22-K01

Buc. 1 SIEMENS

5. C1...2 Buton cu retinereIN=10A UN=230V IP66; contacte

NDBuc. 2 SIEMENS

6.Q1...4

ReleuSIEMENS

LZX:

PT270024

UN =230V, UC =12V f =50Hz,0.4W; IN


10/10

Nr.

crt.Simbol Denumirea Caracteristici tehnice U.M. Cant. Furnizor

8. F3

ntreruptorautomat

trifazatSIEMENS5SL6663-7

63A

disjunctor diferential trifazat; In

= 63A, Idif=250 mA; Un= 400V,f=50Hz curba C de declansare. Buc. 1 SIEMENS

9. K1...4

Contactor

trifazatSIEMENS

3RT1026-1

In= 25A,Un= 400V AC,

f =50Hz, Buc 4 SIEMENS

10. X1 Cleme de ir Buc 40...50

11.

Dulap

SIEMENS

WS 4515

Lime:400mm;nlime:600mm;Adncime:200mm

Buc 1 SIEMENS

12. Cablu electric

MYYM 4x2,5mm,Un =300/500V, temperatura

minim de utilizare -25oC,conductor flexibil din Cu cu

izolaie i manta din PVC

m 70 ROMCAB

13. Conductor FY 1,5 mm, izolaie PVC m 50 ROMCAB

proiect automate

Documents