Внедрение SCADA системы "КОНТУР" на экспериментальной установке пиролиза с электромагнитным ускорителем химических реакций.

Актуальность проблемы полного уничтожения или частичной утилизации твердых бытовых отходов (бытового мусора)  прежде всего заключается в уменьшении отрицательного воздействия на окружающую среду.

Одним из наиболее перспективных методов переработки твердых бытовых отходов (ТБО) в энергетическом и экологическом аспектах  является метод пиролиза, который может стать дешевым и безопасным для окружающей среды приемом обеззараживания отходов.

Пиролитические процессы, используемые при утилизации отходов, представляют собой термическое разложение при ограниченном поступлении воздуха, в результате которого образуется пиролизный газ с высокой теплотой сгорания, жидкие продукты и твердый углеродный остаток.

Технологическая схема этого способа предполагает получение из биологической составляющей (биомассы) отходов вторичного синтез-газа с целью использования его для получения пара, горячей воды, электроэнергии.

Получаемый пирогаз может быть реализован как газовое топливо или для производства альтернативного жидкого топлива. Получение из пластмассовых, резиновых и прочих горючих отходов энергии и тепла путем пиролиза стало рассматриваться как один из источников выработки энергетических ресурсов.

Технологический процесс переработки твердых бытовых отходов состоит из нескольких последовательных этапов: дробление исходной массы для более эффективной дальнейшей  переработки; собственно процесс пиролиза и фильтрация (осуществляется в два этапа: через зернистый фильтр и металлопористый).

По степени температурного воздействия на вещество мусора пиролиз как процесс условно разделяют на низкотемпературный (до 900°С) и высокотемпературный пиролиз (свыше 900° С). Высокотемпературный пиролиз как способ утилизации ТБО по существу есть не что иное, как газификация мусора. Повышение температуры в процессе переработки приводит к увеличению выхода газа и уменьшению выхода жидких и твердых продуктов.

Таким образом, технологический процесс переработки ТБО требует, прежде всего, тщательного наблюдения за температурными показателями и показателями давления в течение всего цикла переработки на разных его стадиях, а также поддержание данных показателей на определенном уровне.  От точности соблюдения указанных характеристик зависит и качество прохождения технологического процесса, и характеристики конечных продуктов.

Для достижения наибольшего эффекта от технологического процесса необходимо создать такую систему автоматизированного управления, которая позволила бы наиболее простым способом осуществлять следующие действия:

• постоянный мониторинг за прохождением процесса в целом;

• отображение текущих значений параметров на любом участке процесса;

• регулирование основных параметров;

• сравнительный анализ выбранных параметров с помощью графиков;

• организация отображения характеристик основных параметров в виде таблиц;

• организация оповещения в случае возникновения критических ситуаций;

• архивирование истории изменения параметров технологического процесса с целью их анализа в дальнейшем.

Для осуществления поставленной задачи была спроектирована система автоматизированного контроля и управления на базе SCADA системы КОНТУР, которая являет собой совокупность аппаратно-программных средств, обеспечивающих возможность мониторинга, анализа и управления параметрами технологического процесса человеком.

Принцип работы системы состоит в следующем. Система с помощью различных измерительных приборов, датчиков и т.п. получает от объекта управления информацию о параметрах технологического процесса и состоянии оборудования, которая через контроллер передаётся на автоматизированное рабочее место оператора. После обработки данных оператор формирует управляющие команды, которые передаются объекту на исполнение. Контроллер также исполняет алгоритмы регулирования и автоматического управления.

Автоматизированное рабочее место оператора организовано таким образом, чтобы позволить осуществлять полный мониторинг и контроль всех основных параметров технологического процесса. Главная мнемосхема представляет собой визуальное представление технологического процесса на мониторе оператора и имеет следующий вид:

Из-за значительных размеров мнемосхемы предусмотрена ее реализация одновременно на двух мониторах, что позволяет осуществлять эффективный мониторинг всего процесса.

Из нижней части мнемосхемы с помощью меню можно переходить к следующим мнемосхемам:

• через подменю графиков – к графикам изменения основных параметров различных технологических объектов: ресивера, металлопористых фильтров, зернистого фильтра, кристаллизатора, контура охлаждения реактора, реактора, новых узлов, агрегатов линии и агрегатов процесса;

• через подменю таблиц – к таблицам данных о параметрах по ресиверу, металлопористым фильтрам, зернистым фильтрам, кристаллизатору, реактору, а также другим параметрам;

• подробная мнемосхема реактора, из которой также возможен переход к таблицам и графикам реактора;

• журнал сообщений.

Приведем вид таблицы параметров на примере зернистого фильтра:

А также вид мнемосхемы графика на примере зернистого фильтра:

С главной мнемосхемы можно перейти на детальную мнемосхему реактора.

Система выполняет ряд информационных и управляющих функций

Информационные функции:

• измерение и контроль параметров;

• обнаружение, сигнализация и регистрация отклонений параметров от установленных границ;

• формирование и выдача оперативных данных;

• архивирование истории изменения параметров;

Управляющие функции:

• управление двигателями (вкл/выкл) с мнемосхемы;

• регулирование температуры в реакторе и давления на выходе.

 Детальные сведения о системе

Общее число входных/выходных сигналов - 130, в том числе:

• контролируемых аналоговых сигналов (температура, давление ) – 70;

• контролируемых дискретных сигналов  - 20;

• сигналы управления и настройки – 40.

Система реализована на Контроллере I-8831, который обеспечивает обработку и вывод всех сигналов датчиков установки.

Локальная сеть АСУ ТП базируется на сетевой 10 Мбит/с "промышленной" ETHERNET технологии (витая пара). В качестве базового протокола сетевого взаимодействия использован протокол TCP/IР.

Выводы

Внедрение системы автоматизированного контроля для экспериментальной установки новой технологии утилизации бытовых отходов обеспечивает эффективное управление технологическим процессом, которое включает в себя мониторинг, анализ, контроль изменения параметров технологического процесса. Технология и сам процесс переработки приобретают более высокий уровень структурированности и наглядности, что значительно повышает уровень качества функционирования системы в целом. Непосредственное отображение одновременно всех параметров на одной мнемосхеме, а также оповещение о возникновении критических ситуаций дает возможность организовать технологический процесс максимально точно, доступно, эффективно и, главное, с получением наилучших результатов. Сохранение изменений параметров технологического процесса позволяет в дальнейшем проводить детальный анализ взаимодействия параметров между собой и с системой в целом, а также выявлять причины и изменения, приводящие к возникновению критических ситуаций, что поможет в последствии предупредить или вовсе избежать их возникновения.