Автоматизация тепловых агрегатов периодического и непрерывного действия

Семь лет назад, руководствуясь опытом внедрения централизованных систем автоматизации тепловой обработки на предприятиях строительной индустрии (Кунцевский КЖБИ №9, ЗАО «Связьстройдеталь», Алексинский КЖИ 480, Востряковский завод ЖБИ, АО «Аркадо»). ЗАО НТЦ «ЭТЭКА» была проведена работа по созданию распределенной системы управления, свободной от основных недостатков централизованной системы: большой трудоемкости стоимости и продолжительности монтажных работ, необходимости останавливать производство на большом количестве участков на период монтажа, необходимость единовременной закупки большого количества оборудования, которое затем, в виду нерегулярности финансирования стареет на складе, разукомплектовывается и выходит из строя до завершения монтажных работ, невысокой эксплутационной надежности существовавших в то время приборов автоматики (необходимость программировать приборы в ручную после каждого сброса параметров и сбоях в работе, трудоемкого процесса смены задания периодической обработки). В результате проведенной работы и научных исследований был создан прибор «микропроцессорное информационно-управляющее устройство» (МИУ) и система автоматического управления тепловой обработкой на его базе свободная от выше перечисленных недостатков, функционально и по удобству превосходящая старые системы, в том числе на базе приборов Минитерм по всем параметрам. Разработанная система за прошедшие годы была внедрена на ряде предприятий стройиндустрии и претерпела ряд существенных улучшений. При ее создании были защищены две кандидатские и одна докторская диссертации.

Для автоматизации тепловых агрегатов периодического действия, использующих в качестве теплоносителя пар, на сегодня предлагается следующая отработанная схема: Камеры оснащаются трубами для подачи острого пара со специально рассчитанной, легко изготавливаемой перфорацией. Подача пара регулируется тепловыми узлами, которые обеспечивают легкий и быстрый переход с ручного режима пропарки (как сейчас, без использования автоматики) на автоматический и обратно силами одной лаборантки, это необходимо, для продолжения тепловой обработки, в случае неработоспособности автоматики, например, при длительном отключении электричества. Также в состав теплового узла входит исполнительный механизм состоящий из запорно-регулирующего клапана и электропривода. Исполнительные механизмы проходят предпродажную подготовку, включающую в себя разборку замену некондиционных деталей установленных на заводе изготовителе, притирку, сборку, тестирование. Такой длинный цикл предпродажной подготовки обусловлен общей ситуацией на рынке, в то время как полностью готовые западно-европейские клапана с гарантиями работы на паре (более дешевые, предназначенные для перегретой воды, при работе на пару быстро изнашиваются и лишаются гарантии) стоят в 5-6 раз дороже отечественных, при сроках гарантийного ремонта в случае выхода из строя от 16 недель. Отечественные же выпускаются для оснащения объектов по проекту, в заводской поставке, как правило, реально их не эксплуатируют, а лишь сдают приемочной комиссии. Исполнительными механизмами управляет МИУ. Управление происходит в соответствии с заданием, как правило, состоящим из 4-х участков.

1. Предварительная выдержка при температуре 15-25 градусов.

2. Разогрев до температуры режима 60-85 градусов

3. Изотермическая выдержка

4. Расхолаживание (обычно используется естественное остывание, которое контролируется и начинает управляться, в случае если, например, на полигоне зимой идет слишком быстро.)

Данные о температуре МИУ получает с термометра установленного в камере. Как правило, используются термометры сопротивления типа ТСМ или ТСП. МИУ может опрашивать до шести термометров и управлять двумя исполнительными механизмами по любому из термометров или по их различной комбинации, например, по среднему. МИУ объединяются в сеть с топологией шина, и через интерфейсный блок подключаются к компьютеру. В нашем случае шина выполнена максимально близко к своей идее: используется одна пара витой пары, начиная от третьей категории (обычно мы используем пятую), к которой подключаются приборы, если какие-то из приборов выходит из строя или отключаются от шины, это не влияет на работу остальных. Шина дает дополнительные удобства при монтаже: в случае поэтапного ввода в эксплуатацию линия связи прокладывается лишь от последнего смонтированного шкафа до нового. Шкаф с МИУ размером около 700х800х300 мм вешается в непосредственной близости от исполнительных механизмов и термометров, что позволяет существенно сократить протяженность кабельных линий и упростить монтаж. Шкаф с МИУ запирается на замок, и не имеет никаких внешних органов индикации или управления, что позволяет избежать несанкционированного, неквалифицированного вмешательства в процесс тепловой обработки. Управление, настройка МИУ, задание программы тепловой обработки, контроль температуры, протоколирование температуры, распечатка температурных протоколов, обновление микропрограммы МИУ производится с компьютера установленного в лаборатории. После загрузки камер, лаборант, удостоверившись, что камеры надлежащим образом загружены и подготовлены к тепловой обработке, устанавливает с компьютера время запуска и программы для каждой из камер. И как обычно раз в два часа контролирует показания температуры на компьютере, если автоматика не справилась с поддержанием температуры по причине отсутствия электричества, пара, вмешательства человека (например, неожиданно открыли крышку ямной камеры), лаборант принимает соответствующие меры. Программы тепловой обработки, для избежания ошибок лаборанта, задаются, заранее, инженером и лаборант может просто выбрать их из списка. Для эксплуатации такой системы автоматики, помимо лаборанта, требуются электрик и «компьютерщик», причем последние двое требуются лишь для проведения регламентных работ и устранения неполадок или неясностей, с которыми не справился лаборант, т.е. это будет лишь одной из их многих обязанностей, а не основной работой.

Стоимость такой системы «под ключ» составляет примерно 300 тыс. рублей на один канал управления (например, один канал управления - это одна ямная камера или одна объемная установка). В эту стоимость включены: проект, соответствующее количество МИУ, интерфейсных блоков, клапанов запорно-регулирующих (КЗР), прошедших предпродажную подготовку, термометров сопротивлений, жаростойкие кабели для подключения термометров, витая пара, силовые кабели для подключения КЗР, шеф монтаж, пусконаладочные работы, годичная гарантия от дефектов производства, рекомендации по энергоэффективным температурным режимам. Можно заказывать постепенно любое количество каналов управления, оплачивая, соответственно, только заказываемое оборудование. При заказе нескольких каналов и авансе 20-30% стоимости договора возможна беспроцентная рассрочка платежей на год после окончания монтажа и пуско-наладочных работ, при одновременном заказе автоматизации более 20 каналов и выплате 80% аванса возможны существенное снижение стоимости автоматизации. Для монтажа труб и электрики, как правило, привлекаются заводские службы. Комплектацию труб, вентилей, задвижек манометров и уголков и пр. завод осуществляет сам. После выполнения монтажных работ, наши специалисты произведут пуско-наладку системы, обучение персонала. Время необходимое на проектирование, заказ и изготовление оборудования, монтаж, пуско-наладочные работы и обучение - от 2-х месяцев.

С действующей с 2002 в наиболее удаленных и экстремальные условия эксплуатации года системой можно ознакомиться в г. Можайске на КЖИ 198 (115 км от Москвы).