1.燃气场站自动化概述（PPT72页).ppt

燃气输配自动化控制 自动化控制以及仪表 知识结构 1 燃气输配供配电系统 2 燃气输配自动化仪表设备 3 场站自动化控制基本结构 4 PLC程序控制原理 1 场站基础供电系统 A B C N A B C N 发电机 UPS A B C N 1 UPS 基本概念 UPS是交流不间断电源 UninterruptiblePowerSupply 的简称 UPS是利用电池化学能作为后备能量 在市电断电等电网故障时 不间断地为用户设备提供 交流 电能的一种能量转换装置 基本结构 UPS电源主要由UPS主机及蓄电池组成 AC DC 整流器 作用 将交流变为直流 ui t 0 DC AC 逆变器 作用 将直流变为交流 整流 逆变 4系统中其中一台机器异常时 为什么要用UPS 1 不停电功能解决电网停电问题 2 交流稳压功能解决市电电压波动问题 3 净化功能解决电网与电源污染问题 UPS N A B C 场站动力 照明 生活用电 备用 二 燃气输配自动化设备 流量 成分 液位 温度 压力 1 变送器 变送器是中文名字 英文是 TRANSMITTER顾名思义 变送器含有 变 和 送 之意 所谓 变 是指将各种从传感器来的物理量 转变为一种电信号 比如 利用热电偶 将温度转变为电势 利用电流互感器 将大电流转换为小电流 由于电信号最容易处理 所以 现代变送器 均将各种物理信号 转变成电信号 因此 我们说的变送器 通常都变成了 电 所谓 送 是指将各种已变成的电信号 为了便于其他仪表或控制装置接收和传送 又一次通过电子线路 将传感器来的电信号 统一化 比如4 20MA 方法是通过多个运算放大器来实现 这种 变 送 就组成了现代最常用的变送器 变送器的接线方式 压力变送器 作用 采集压力数据 温度变送器 作用 采集温度数据 液位变送器 作用 采集液位数据 阀位变送器 作用 反馈阀门的开度 压差变送器 作用 差压变送器是测量变送器两端压力之差的变送器 输出标准信号 如4 20mA 0 5V 差压变送器与一般的压力变送器不同的是它们均有2个压力接口 差压变送器一般分为正压端和负压端 一般情况下 差压变送器正压端的压力应大于负压段压力才能测量 2 执行机构 作用 1 通断管道 2 调节管道的开度 操作方式 远程 就地和手动 电动执行机构 基本结构 三相异步电机驱动 电动机的正转与反转实现了阀门的开与关 图中所示为电动调压阀 可以调节开度的大小 电磁阀 电磁阀 Electromagneticvalve 是用电磁控制的工业设备 是用来控制流体的自动化基础元件 属于执行器 并不限于液压 气动 用在工业控制系统中调整介质的方向 流量 速度和其他的参数 电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制 而控制的精度和灵活性都能够保证 电磁阀有很多种 不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用 最常用的是单向阀 安全阀 方向控制阀 速度调节阀等 气动执行机构 气动执行机构俗称气动头又称气动执行器 气动执行器可以分为单作用和双作用两种执行器的开关动作都通过气源来驱动执行 叫做DOUBLEACTING 双作用 SPRINGRETURN 单作用 执行器只有开或者关是气源驱动 相反的动作则由弹簧复位 常用在大扭矩的阀门上 压缩空气从进气口B进入气缸两活塞C之间中腔间时 使两活塞分离向气缸两端移动 两端气腔的空气通过气口 A 排出 同时使两活塞 C 的齿条同步带动输出轴 D 齿轮 逆时针方向旋转90度 可以从两端调整微量角度 松动螺母 E 用内六角扳手拧动调节螺栓 F 调整所需角度 锁紧螺母 E 反之压缩空气则从气口 A 进入气缸两端气腔时 使两活塞向气缸中间方向移动 中间气腔的空气通过气口 B 排出 同时使两活塞 C 的齿条同步带动输出轴 D 齿轮 顺时针方向旋转90度 双作用 压缩空气从气口 B 进入气缸两活塞 C 之间中腔时 使两活塞分离向气缸两端方向移动 迫使两端的弹簧压缩 两端气腔的空气通过气口 A 排出 同时使两活塞 C 的齿条同步带动输出轴 D 齿轮 逆时针方向旋转90度 在压缩空经过电磁阀换向后 气缸的两活塞在弹簧的弹力下向中间方向移动 中间气腔的空气从气口 B 排出 同时使两活塞 C 的齿条同步带动输出轴 D 齿轮 顺时针方向旋转90度 可以从两端调整微量角度 松动螺母 E 用内六角扳手拧动调节螺栓 F 调整所需角度 锁紧螺母 E 单作用 气液联动机构 气液联动球阀广泛应用于长输天然气管道 具有传动稳定 容易控制 不需要电源等优点 天然气长输管道线路截断阀设置的执行机构有电动 气动 电液联动和气液联动等类型 同时配有手动机构 以作备用 气液联动球阀以高压天然气作为动力 常作为输气管道的线路截断阀使用 这类阀门在我国西气东输管道和四川油气田环形干线管网得到了广泛应用 工作原理图 电气自动自动控制部分主要为控制其内部负责开关气路的电磁阀 3 流量计 超声波流量计 传播时间差法 气体超声波流量计是通过测量高频声脉冲传播时间得出气体流量的速度式流量计 让声脉冲在管道内向顺流和逆流斜线方向传播 分别测量它们的传播时间 其传播时间差与气体的轴向平均流速有关 从而使用数学计算技术计算出在作条件下通过气体超声波流量计的轴向平均流速和流量 超声波流量计的流量 声速 时间推到 一 任意一对传感器的时间为恒量 作用 分析成分 4 色谱 将气化的混合物或气体通过含有某种物质的管 基于管中物质对不同化合物的保留性能不同而得到分离 这样 就是基于时间的差别对化合物进行分离 样品经过检测器以后 被记录的就是色谱图 图1 每一个峰代表最初混合样品中不同的组分 峰出现的时间称为保留时间 可以用来对每个组分进行定性 而峰的大小 峰高或峰面积 则是组分含量大小的度量 三 场站自动化控制基本结构 变送器 执行机构 PLC SCADA系统 数据处理单元 1 PLC 可编程控制器 CPU模块 输入输出模块 电源模块 通信模块 DO DI AO AI 直流电源 熟读电气接线图根据接线图可以清楚明白的看到每一个自动化设备与控制系统连接的路径 一般仪表出现问题主要是线路上的问题 如一些接头是否虚接 防雷端子或者保险端子是否损坏等等 可以掌握整个自动化控制系统的结构组成 以其中一个温度变送器为图例 以一个电动球阀的数字量输出线路的图例 电动球阀的数字量输入线路的图例 反馈各种状态 以一个电动调压阀的模拟量输出为图例 其主要功能为调节阀门的开度大小 SCADAC系统 变送器 压力 色谱 气液联动机构 电动执行机构 流量计 温度 液位 电动球阀 电动调压阀 PLC 第三方通信协议 阀位 模拟量输入工作流程模拟量输入 压力 温度 液位变送器还有各种阀门的阀位变送器 现在大多数采用4 20mA电信号输入 而且大部分是双线制结构 变送器 撬装防爆端子接线箱 PLC机柜进线端子 PLC机柜内部端子 含防雷端子 开关端子 保险端子等各种保护 PLC SCADA系统 模拟量输出工作流程模拟量输出 主要调节电动调压阀门的开度 开度大小 1 100 对应AO模块的4 20mA电流 而且大部分是双线制结构 电动执行机构 撬装防爆端子接线箱 PLC机柜内部端子 PLC机柜出线端子 PLC SCADA系统 数字量输入工作流程数字量输入 各类阀门开关状态的反馈以及报警测试 报警消音等 电动阀门 撬装防爆端子接线箱 PLC机柜进线端子 PLC机柜内部端子 含防雷端子 开关端子 保险端子等各种保护 PLC SCADA系统 数字量输出工作流程数字量输出 主要是指控制阀门开或者关的命令以及声音报警以及光报警的信号命令 电动执行机构 撬装防爆端子接线箱 PLC机柜内部端子 PLC机柜出线端子 PLC SCADA系统 远程测控终端系统 RTU 是构成综合自动化系统的核心装置 通常由指令控制器及数据输入输出模块 PLC 数据通讯部分 电源部分及辅助部件与柜体等五个部分组成 RTU即RemoteTerminalUnit的缩写 中文译为远程终端装置 RTU尚无统一行业标准 一般来说符合下列技术特征的控制设备