ГектИС

Электрообогрев КИП. Проект 1

• Суммарная мощность системы, кВт:     12
• Независимых линий обогрева, шт.: 54 

 Этот проект не состоялся. Были проведены все расчеты. Подготовлена рабочая документация. Но финансирование отложено на неопределенный срок.

Особенность - большое количество импульсных трубок с высокой температурой рабочей среды. Предизолированные трубки с двойной изоляцией импортного производства не проходили по условиям бюджета. Нашими специалистами было найдено экономически оправданное техническое решение.

Суть вопроса можно понять посмотрев указанные ниже документы. 

Основные решения	Выбор типа кабеля	Распределение температуры

Расчеты по распределению тепла в слоях изоляции для разных режимов были выполнены в программе Elcut.

Электрообогрев КИП. Проект 2

• Суммарная мощность системы, кВт:     35
• Независимых точек/линий обогрева, шт.: 89

Система автоматического электрообогрева предназначена для защиты от замерзания импульсных трубок и приборов КИП. В объем проекта входят все элементы питания и управления электрообогревом, включая дополнительное оборудования для установки в сущ. шкафы управления, размещенные в аппаратной административно-бытового корпуса. Так же спецификацией предусмотрены кабеленесущие конструкции необходимые для укладки кабелей.

Исполнение оборудования и кабельных проводок для наружных установок (НУ№1 и НУ№2) должно соответствовать размещению во взрывоопасной зоне класса В-1г.

Кроме защиты от замерзания импульсных линий и приборов КИП необходимо максимально сократить длины линий отбора сред и количество нагревательных элементов, при этом допускается установка дополнительных монтажных металлоконструкций и кабельных проводок. В каждом конкретном случае значительное сокращение импульсных линий согласовано с технологом установки и эксплуатирующим персоналом.

При решении основной задачи электрообогрева дополнительно учесть требования заказчика, полученные в ходе сбора исходных данных:

1. Температура пропарки импульсных линий для всех сред принимается +200°C.
2. Температуру кипения для всех продуктов (кроме воды и водных растворов) принять +40°С, для воды и водных растворов +90°С.
3. Обогрев корпусов термобоксов выполнить греющим кабелем. Исключить применение нагревательных элементов типа ОША (ф.Ризур) или аналогичной конструкции.
4. При организации места отбора для измерения давления и расхода сред на узел диафрагмы (место отбора) предусмотреть термочехол без электрообогрева.

В ходе сбора исходных данных определено, что вариант установки обогреваемого бокса на трубопровод или аппарат без применения обогреваемых импульсных трубок применить не удалось из-за стесненных условий размещения.

Первая структура	Состав обогрева импульсных линий	Варианты установки термобоксов

Состав системы электрообогрева 

·         нагревательные и теплоизолирующие элементы (термобоксы и греющие кабели) защищающие приборы КИП и импульсные отборы от замерзания (относится к разделу проектирования ЭМ);

·         кабельные линии и промежуточные клеммные коробки (относится к разделу проектирования ЭМ);

·         шкафы электрообогрева (2 шт., расположение РП-1 и РП-2) – управление, питание и защита нагревательных линий (относится к разделам проектирования ЭМ и АК);

·         датчик наружного воздуха, подключаемый к сущ. АСУТП, предназначенный для управления электрообогревом (относится к разделу проектирования АК)

·         связь с АСУТП – подключение к сущ. Системе управления технологическим процессом для диагностики и дистанционного управления электрообогревом (относится к разделу проектирования АК).

Контроллер АСУТП (DeltaV), установленный в аппаратной осуществляет следующие функции: 

• ·         управление нагревом - осуществляется по датчику наружного воздуха, включение нагрева посредством удаленных выходных модулей (в А1 и А2);
• ·         контроль исправности нагревательных элементов по току (преобразователь тока и аналоговый вход удаленных модулей в А1 и А2);
• ·         контроль состояния защитных аппаратов (предусмотрено групповой контроль);
• ·         контроль сетевого обмены, формирование данных о статусе системы электрообогрева.

Шкафы электрообогрева функционально можно разделить на две части: схема питания и управления.

Основой схемы управления являются модули удаленного ввода-вывода, осуществляющий сбор данных по токовой нагрузке секций, управление нагревом Управление модулями выполняет контроллер АСУТП .

Контроль целостности цепи нагревательных секций осуществить датчиками тока с выходным сигналом 4-20 мА который подается на аналоговый вход модуля ввода. Модули ввода соединены производят преобразование тока греющего элемента в цифровое значение и по сети (ModBus или Ethernet) считывается в АСУТП. Таким образом для аналитической оценки доступны данные по которым можно определить среднюю мощность для каждой секции на погонный метр.

Управление нагревом осуществляется по данным датчика температуры наружного воздуха, для того чтобы исключить возможность перегрева и кипения сред установить два или три порога мощности в зависимости от внешней температуры. Для этого алгоритмом должно быть предусмотрено регулирование мощности посредством широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с изменением коэффициента заполнения импульса от 0,25 до 1 при несущей частоте 0,1 … 1Гц (подобрать при отладке управления по сети).

В каждом шкафу электрообогрева предусмотрено два С.К. о состоянии шкафа («Готов», «Нагрев вкл.»).

Дополнительно к возможности дистанционного управления от АСУТП при отказе модулей ввода – вывода или отсутствии обмена данными по сети (см. далее) предусмотрено управления от ключа на двери шкафа (три положения: автоматика, 50%, 100%) – что позволяет включить только 50%-й или 100%-й нагрев без возможности управления мощностью. Для НУ№1 и НУ№2 – свой ключ на своем шкафу. При этом ориентироваться по перегреву секций можно по наружной температуре и по данным получаемым от технологических приборов КИП (показания температуры электронного блока прибора – по HART в АСУТП). Этот режим не является стандартным и предназначен для временного использования на период восстановления полной работоспособности системы электрообогрева.

Управление от АСУТП и обмен данными

Так как основной алгоритм управления обогревом предусмотрен контроллером АСУТП, то со стороны АСУТП возможно изменение уставок по переключению мощностей нагрева в зависимости от внешней температуры (так называемое косвенное управление по уставкам), а также предусмотрен переход на ручное управление от АСУТП по причине возможного отказа модулей удаленного ввода-вывода. Принудительный нагрев от АСУТП (или ручное управление от АСУТП) возможен при отказе аппаратуры сбора данных, и при его работе. Схемотехническими методами реализован приоритет на включение нагрева, при этом два С.К. определяют мощность нагрева как 100% и 50% - аналогично ключам на дверях ШЭО.

АСУТП предоставляет оператору информацию о состоянии электрообогрева, потребляемой мощности, работоспособности нагревательных секций (включая уставки диапазонов рабочих токов нагревателей), о температуре в шкафах электрообогрева, температуре приборов КИП (данные от АСУТП).

Дополнительно существует обмен дискретными сигналами: от системы электрообогрева – состояние и исправность, от АСУТП – принудительное включение обогрева, ШЭО.

Шкафы электрообогрева функционально можно разделить на две части: схема питания и управления.

Схема питания организована следующим образом: нагревательные элементы сгруппированы по территориальному принципу для подключения к одной промежуточной клеммной коробке, на каждую нагрузку выделено подключение Фаза-Ноль, по УЗО объединить группы нагрузок. Автомат защиты по току на каждую нагрузку устанавливается после УЗО. Для управления мощностью нагрузки применить полупроводниковые приборы с управлением по оптронному каналу.

Шкафы электрообогрева подсоединяются к существующему контуру защитного заземления с помощью защитных проводников желто-зеленого цвета. Дополнительно, шкафы заземляются с помощью отдельной жилы (PE) кабеля питания. Клеммные коробки электрообогрева и промежуточные клеммные коробки, заземляются по месту установки к существующему защитному заземлению, дополнительно, коробки заземляются отдельной жилой (PE) кабеля питания.

Функциональная схема	Структурная схема 1	Структурная схема 2