Щиты управления и питания

Щиты управления (электротехническая часть и КИП и А) предназначены для питания электролизеров постоянным выпрямленным током, для обеспечения дистанционного управления производительностью электролизеров и автоматического контроля и регистрации показаний основных технологических параметров, для автоматической предаварийной сигнализации при отклонении технологических параметров от предусмотренных регламентом предельно допустимых значений.

Предусмотрена система противоаварийной защиты, предупреждающая возникновение аварийной ситуации при отклонении от предусмотренных регламентом предельно допустимых значений параметров процесса электролиза, с действием защиты на отключение преобразователей, питающих электролизеры постоянным током.

Система управления предназначена для измерения, преобразования и обработки сигналов, поступающих от первичных преобразователей (датчиков), автоматизации управления электролизёрами.

Преимущества.

• Полное соответствие оборудования требованиям Ростехнадзора по составу контролируемых параметров и коридорам их допустимого изменения.
• Значительное уменьшение массы (на 1-1.5тонны), т.к. не требуется трансформатор, т.к. применены импульсные источники питания (ПТИ).
• Энергосбережение (экономия 20-30%) за счет повышенного КПД и точной регулировки требуемого электрического тока.
• Контроль изоляции.
• Современная отказоустойчивая электронная база.
• Существенное уменьшение влияния человеческого фактора, т.к. предусмотрена возможность визуального контроля техпроцессов на внешнем сенсорном дисплее.
• Возможность включения автоматики электролизеров в общую систему диспетчирования и управления техпроцессами предприятия (АСКУД) за счет разработанного мостового решения.
• Возможность дистанционного контроля и управления оборудованием.
• Специалисты, ООО «Химэнерго», участвующие в технологическом процессе изготовления электролизных установок и систем автоматизации, аттестованы государственными надзорными органами.

Основные функции системы автоматического управления электролизёром

Система обеспечивает выполнение следующих функций:

• световая предупредительная (ПС) и аварийная (АС) сигнализации отклонения контролируемых параметров от значений уставок с представлением информации на мониторе и отправкой информации на диспетчерский пульт;
• автоматическая выдача команд, на включение внешней звуковой сигнализации, при отклонении параметров от заданных, более предупредительных или аварийных уставок;
• индивидуальное и групповое представление по вызову оператора текущих значений контролируемых параметров на мониторе;
• автоматическое управление пуском, нормальным или аварийным остановом и аварийной защитой электролизной установки;
• формирование команд управления исполнительными механизмами, а также режимами пуска, нормального и аварийного останова;
• автоматический и полуавтоматический контроль исправности устройств, входящих в СУ, контроль цепей питания и линий связи с верхним уровнем с соответствующей световой и звуковой сигнализацией неисправности.
• изменение режимов ведения технологического процесса (регулирование тока);
• автоматическое поддержание давления водорода;
• автоматическое поддержание уровня электролита;
• регулирование температуры электролита;
• сбор данных с датчиков;
• контроль параметров с генерацией соответствующих событий;
• сохранение текущих событий, с записью в журнал, до сброса их оператором;
• настройка порогов срабатывания предупредительных и предаварийных ситуаций;
• тарирование датчиков (поверка правильности показаний измерительных датчиков по контрольным приборам.);
• передача данных и событий в программу верхнего уровня;
• настройка выдержек срабатывания по предупредительным и предаварийным ситуациям;

Защиты

Аналоговые входы, по которым реализованы защиты:

• Давление Н2;
• Перепад давления между О2 и Н2;
• Содержание водорода в кислороде;
• Содержание кислорода в водороде;
• Температура электролита;
• Температура водорода;
• Температура кислорода;
• Напряжение электролизера;
• Напряжение положительного электрода;
• Напряжение отрицательного электрода;
• Ток электролизера;
• 4 входа - 4 контролируемые точки содержания водорода в воздухе электролизерной;
• 2 входа на содержание кислорода.

Релейные входы, по которым реализованы защиты:

• Измерение минимального давления азота для продувки;
• Аварийный уровень давления водорода;
• Предупредительный уровень давления водорода;
• Наличие напряжения приборов КИП и А;
• Наличие напряжения ПТИ;
• Контроль работы ПТИ;
• Контроль аварии ПТИ.

Предупредительная автоматическая сигнализация обеспечивает включение указательного реле, показывающего причину (параметр), вызвавшую сигнализацию, включение акустического сигнала (звонок) и подачу на центральный (диспетчерский) щит управления сигнала о «неисправности в электролизной» при отклонении от допустимых значений следующих параметров:

• температура электролита выше 80°С;
• концентрация кислорода в водороде более 0,5 % (объемн.);
• концентрация водорода в кислороде более 1,0 % (объемн.);
• содержание водорода в воздухе помещений более 0,4 % (объемн.);
• содержание кислорода в воздухе помещений менее 19 % и более 23 % (объемн.)

Предаварийная автоматическая сигнализация, совмещенная со схемой противоаварийной автоматической защиты, обеспечивает отключение источников постоянного тока (преобразователей), включение указательного реле, показывающего причину (параметр), вызвавшую отключение электролизной установки, включение акустического сигнала (сирена) и выдачу на центральный (диспетчерский) щит управления сигнала об аварии в электролизной при отклонении от предельно допустимых значений следующих параметров:

• концентрация кислорода в водороде более 0,95 % (объемн.);
• концентрация водорода в кислороде более 1,8 % (объемн.);
• содержание водорода в воздухе помещений электролизной более 1,0 % (объемн.);
• перепад давления между водородом и кислородом более 200 мм. вод. ст.;
• давление водорода в регуляторе - промывателе водорода более 1,0 МПа;
• неисправность преобразователя;
• минимальное напряжение на электролизере 0,75 % Uном.

Для повышения надёжности срабатывания аварийных и предупредительных сигнализаций организовано резервирование части каналов измерения и управления.

Перечень резервируемых каналов измерения:

• давление водорода в регуляторе промывателя;
• перепад давления в регуляторе промывателя;
• концентрация водорода в кислороде;
• концентрация кислорода в водороде;

Контроллер Щита управления:

В щитах управления КИП и А применен контроллер Direct Logic 205 выполнен на базе процессора D2-260, имеет энергонезависимую память, контроль состояния питания, сторожевой таймер и часы реального времени.

Контроллер автоматики предназначен для:

• преобразования стандартных входных сигналов:
• напряжения постоянного тока в диапазоне 0...400 В;
• тока 0...5 мА, 4...20 мA;
• напряжения постоянного тока в диапазоне 0...10 мВ, 0...75 мВ;
• сопротивления 100...144 Ом;
• релейных сигналов 220 B.
• коммутации следующих стандартных выходных сигналов:
• 220 В, 5 A постоянного или переменного тока (релейные выходы);
• 5...60 В, 0,5 A постоянного тока (открытый коллектор).
• передачи вышеперечисленных сигналов по следующим видам каналов:
• по стандартному RS-485 каналу;
• на основе магистрали RS-232;
• связи с объектом и передачи считанных данных;
• ретроспективы данных;

Условия эксплуатации

Система автоматического управления электролизными установками рассчитана на эксплуатацию в закрытых помещениях при отсутствии непосредственного воздействия солнечной радиации, во взрыво и пожаробезопасной окружающей среде, не содержащей токопроводящей пыли и едких паров, разрушающих металл и изоляцию, не насыщенной водяными парами, при этом должны соблюдаться следующие условия:

• диапазон рабочих температур окружающего воздуха от 1 до 45 °С;
• относительная влажность воздуха не более 80% при 25 °С (без конденсации влаги);
• атмосферное давление от 86,6 до 106,7 кПа;
• тип атмосферы - II промышленная;
• концентрация токопроводящей пыли не более 5 мг/м3;
• место установки - закрытое вентилируемое помещение;

Комплект поставки.

Щиты автоматики электролизной установки поставляются максимально собранными сборочными единицами. Установка и досборка производится на месте монтажа в соответствии с инструкцией по монтажу, разработанной ООО «Химэнерго»

• Щит ввода предназначен для коммутации напряжения питания преобразователя. В случае возникновения аварийной ситуации расцепитель разрывает цепь питания преобразователя (совмещен с преобразователем тока)
• Щит управления предназначен для реализации функций управления, измерения, отображения.
• Преобразователь тока (импульсный) предназначен для питания электролизеров воды постоянным током.
• Щит звуковых аппаратов предназначен для подачи аварийных и предупредительных звуковых сигналов. На панели расположены звонок и сирена (совмещен с щитом управления).
• Щит постоянного тока (ЩПТ) предназначен для приёма и распределения электрической энергии постоянного тока на два электролизёра от двух преобразователей тока в любой комбинации.
• Щит контроля водорода и кислорода в воздухе (поставляется в соответствии с Постановлением Госгортехнадзора РФ "Об утверждении Правил безопасности при производстве водорода методом электролиза воды") предназначен для контроля содержания водорода и кислорода в помещении по одной и трем точкам измерения соответственно

Для ТЭЦ, ГРЭС, АЭС в основном применяется схема с резервированием преобразователя (задействуются функции ЩПТ)

Особенности преобразователей тока ПТИ на IGBT транзисторах

Импульсный преобразователь тока ПТИ применяемый на установках СЭУ в качестве современной альтернативы тиристорным преобразователям, является разработкой ООО «Химэнерго». Созданный на основе передовых схемотехнических решений, на базе современных радиоэлектронных компонентов, он отвечает самым строгим требованиям к системам подобного класса, включает в себя все проверенные технологические и научные новшества, появившиеся за последние годы.

В основе работы ПТИ лежит высокочастотное преобразование входного напряжения с дальнейшим формированием необходимых потребителю выходных уровней напряжения и тока. Это так называемые импульсные преобразователи напряжения, отличающиеся и малыми весом и размерами, в отличии от трансформаторно-тиристорных систем.

Преобразователь обеспечивает:

• Плавное включение, с регулированием по току или напряжению от 0 до 100%;
• Параллельную работу нескольких силовых модулей с общим сильноточным выходом;
• Защиту питающей сети от перегрузки в пусковых режимах;
• Гальваническую развязку входа и выхода;
• Длительный непрерывный режим работы;
• Оптимальные энергетические, эксплуатационные и массогабаритные характеристики;
• Плавную регулировку выходного тока;
• Защиту от перегрузок и коротких замыканий в цепи нагрузки, от обрыва фазы, от перегрева, от повышенного напряжения сети.

При модульном построении весь силовой блок состоит из нескольких идентичных модулей и контроллера, управляющего этими модулями. Выход из строя любого модуля не приводит к выходу из строя всего источника питания, уменьшается только его максимальная выходная мощность. Технологический процесс при этом можно не прерывать. Модульный принцип позволяет сократить затраты как на производство, так и на эксплуатацию источников питания за счет унификации. Так как модули являются конструктивно независимыми блоками, их можно подключать, отключать и перемещать по отдельности, что значительно облегчает транспортирование, т.к. габариты и вес модуля меньше самого источника питания.

Стенд газоанализаторов предназначен для использования на стационарной электролизной установке СЭУ. Газоанализаторы ДАМ ИБЯЛ.407111.002-26, ДАМ ИБЯЛ.407111.002-30 производства компании ФГУП СПО «Аналитприбор», расположенные на блоках анализа чистоты кислорода и водорода, осуществляют непрерывное измерение содержания примеси водорода в кислороде и кислорода в водороде, получаемых методом электролиза воды. Датчики КРТ - 9 и Метран - 100 , расположенные на панели перепадомера, осуществляют непрерывное измерение  давления в регуляторах-промывателях водорода и измерение перепада давления между водородом и кислородом в регуляторах-промывателях водорода и кислорода. Датчики имеет взрывозащищённое исполнение «OExiaIICT5».

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

В комплект заказа стенд газоанализаторов, который состоит из блока анализа чистоты кислорода, панели перепадомера, и блока анализа чистоты водорода, и комплект газоаналитического оборудования.

На блоке анализа чистоты кислорода установлен газоанализатор ДАМ ИБЯЛ.407111.002-26, с диапазоном измерения 0...2% водорода в кислороде. На блоке анализа чистоты водорода установлен газоанализатор ДАМ ИБЯЛ.407111.002-30, с диапазоном измерения 0...1% кислорода в водороде. Оборудование из состава газоанализаторов размещено на блоках анализа чистоты газов в соответствии схемы газовой соединений 791.368 Х4. Блоки питания и сигнализации БПС-21М-1ВЦТ, входящие в состав газоанализаторов, устанавливаются в щите управления, расположенном в щитовом помещении.

Выходной сигнал блоков БПС-21М-1ВЦТ составляет 4...20мА.

Выходные сигналы подаются на соответствующие входы контроллера.

Электрическая мощность, потребляемая одним газоанализатором, не более

3 Вт.