حلول

تلتزم الشركة بالبحث والتطوير الذاتي وإنتاج منتجات صناعية متطورة ذات أداء موثوق وجودة عالية وتقنية متقدمة.

صفحة رئيسية

حلول نظام التحكم الإضافي لمحطات الطاقة الحرارية

وقت النشر:

2020-03-27

تُعدّ أنظمة الدعم في محطات الطاقة الحرارية جزءًا مهمًا من المحطة، وهي تمثّل حلقة رئيسية لتشغيلها. وتشمل هذه الأنظمة بشكل رئيسي نظام نقل الفحم، ونظام إزالة الرماد/الخبث، ونظام معالجة المياه الكيميائية، وغيرها، وتُعرف اختصارًا بـ "الفحم والرماد والماء". ولتحسين مستوى ومرونة التحكم في أنظمة الدعم بالمحطة بأكملها، وكذلك تحسين سلامة واقتصادية تشغيل النظام، وتحقيق القدرة على التشغيل دون تواجد مشغلين في ورشة الدعم المحلية، وتعزيز إنتاجية العمل ومستوى الأتمتة في المحطة بأكملها، عادةً ما تُطبّق محطات الطاقة نظام مراقبة مركزية يغطي كامل المنشأة، بالإضافة إلى إنشاء شبكة دعم عامة تضع أساسًا متينًا لتحقيق المراقبة الشاملة للمحطة (SIS).

نظرة عامة على نظام التحكم المساعد لمحطة الطاقة الحرارية

تعتبر أنظمة التحكم المساعدة في محطات الطاقة الحرارية جزءًا مهمًا لضمان التشغيل المستقر للوحدات، وتشمل بشكل رئيسي ثلاثة أنظمة فرعية أساسية: التحكم في معالجة المياه، والتحكم في إزالة الرماد والخبث، وبرنامج التحكم في نقل الفحم.

1. نظام التحكم في معالجة مياه محطة الطاقة
يقوم هذا النظام بمراقبة عمليات تزويد الماء إلى الغلايات، ومياه التكثيف، والمياه الدائرية، والمخلفات الصناعية، وتصريف الوحدات، ويستخدم جهاز PLC لتحقيق التحكم الآلي. يتمتع النظام بوظائف مثل جمع البيانات، وتشغيل البرامج وإيقافها، والتحكم في الانقطاعات، وتشغيل المعدات، كما يدعم خاصيتي الإضافة التلقائية/شبه التلقائية للمواد الكيميائية، والتشغيل المتزامن لمستوى السائل في حوض الصرف الصحي، وتغيير التشغيل بين المضخات والمنافيخ، بالإضافة إلى الحماية من المستويات المنخفضة للسائل. ويمكن لمحطة المشغل في غرفة التحكم عرض العمليات التقنية والمعايير وحالة المعدات، كما توفر إمكانية إصدار تنبيهات عند تجاوز الحدود، وتسجيل الأعطال، وطباعة التقارير. ويحتوي نظام PLC على منطق حماية مدمج ضروري لضمان سلامة العمليات.

2. نظام التحكم في إزالة الرماد والخبث من محطة الطاقة
تُقسَّم إلى طريقتين: إزالة الرماد بالماء وإزالة الرماد بالهواء المضغوط، وتتميز بوظائف مثل المراقبة المركزية والتنبيه الصوتي وإدارة التقارير وواجهة مع نظام MIS. يتيح النظام تحكمًا تسلسليًا آليًا بالكامل أو تشغيلًا يدويًا عن بُعد من خلال محطة التشغيل LCD، كما يدعم أنماط التشغيل مثل الخطوة والتخطي والإيقاف المؤقت. يتم تضمين معدات مثل ضاغط الهواء لإزالة الرماد ومروحة التفكيك في عملية المراقبة، مع توفير خاصية التبديل بين التحكم المحلي والتحكم عن بُعد. يتكامل النظام مع نظام DCS عبر واجهة اتصالات متكررة، مما يتيح للمراقبة المركزية مراقبة نظام إزالة الرماد عن بُعد.

3. نظام التحكم المبرمج لنقل الفحم
تتولى مسؤولية تحميل الفحم وخلطه والربط الأمني للمعدات، كما تدعم تشغيل وإيقاف البرامج، والتحكم بالربط، وخلط الفحم التلقائي في صوامع الفحم الخام. يتمتع النظام بخاصية منع الانسداد في صمامات التوزيع ذات الثلاثة اتجاهات، ووظيفة التحكم في أداة الحرث، بالإضافة إلى خاصية الإنذار الصوتي عند حدوث الأعطال. ويمكن تنفيذ طرق التحكم الثلاثة: التلقائي، واليدوي، وفي الموقع، وذلك من خلال جهاز الكمبيوتر الرئيسي. كما يتكامل نظام نقل الفحم مع أنظمة الاتصالات الإذاعية والتلفزيون الصناعي، ويوفر أيضًا وظائف لحساب وقت تشغيل المعدات، وإعداد تقارير كمية الفحم، وإظهار الأعطال في الوقت الحقيقي. ويتم مراقبة جميع العمليات وإدارتها من خلال شاشة CRT.

الحلول

من خلال تحليل ودراسة نظام التحكم الثانوي المذكور أعلاه، وبما يتماشى مع مبادئ تحقيق أفضل قيمة مقابل السعر والاستقرار والكفاءة الوظيفية الكاملة، تم تصميم الحلول النظامية التالية.

أوتو — رسم تخطيطي لهيكل شبكة نظام التحكم الثانوي لمحطة الطاقة الحرارية

1. هيكل النظام

تستخدم المنظومة 3 مجموعات من وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة من سلسلة NA400 كمحطات تحكم، وهي: محطة التحكم في معالجة المياه، ومحطة التحكم في إزالة الرماد والخبث، ومحطة التحكم المبرمج لنقل الفحم. كل محطة تحكم مزودة بمفتاحي شبكة إيثرنت، تشكلان شبكة حلقية احتياطية بالاشتراك مع مفتاحي شبكة إيثرنت صناعيين متصلين بالشبكة الرئيسية. كما تحتوي كل محطة تحكم على محطة للمهندسين ومحطة لمشغلي العمليات، بينما يضم غرفة التحكم المركزية محطة للمهندسين ومحطة لمشغلي العمليات وخادمًا احتياطيًا.

2. نظام التحكم

تستخدم وحدة المعالجة المركزية NA400 شريحة إنتل بنتيوم M، وتضم واجهتي اتصال إيثرنت TCP/IP مدمجتين، مما يغني عن الحاجة إلى وحدات اتصال ويقلل التكاليف ويسهل تكوين الشبكة. كما تتميز الهيكلة المعيارية بسهولة التركيب والاستبدال، ويمكن تركيبها في أي مكان ضمن الرف. ولا تتطلب توسيع الرف أي وحدات إضافية، حيث يمكن استخدام كابل ناقل واحد فقط لتوسيع وحدات الإدخال/الإخراج.

يوفر التصميم الكامل الذكي للإدخال/الإخراج وسلسلة من تصميمات الأمان والموثوقية التشغيل الآمن والموثوق للنظام. يعتمد جهاز NA400 على شبكة الحافلات الميدانية، والتي تتميز بالإضافة إلى سرعتها العالية في الاتصال وقدرتها الفائقة على مقاومة التداخل وتكلفتها المنخفضة وبساطة هيكلها وجودتها العالية في الوقت الحقيقي، بقابلية توسيع ممتازة تسهل تحقيق التكوين المرن للوحدات، مما يعزز بشكل كبير قدرتها على التكيف مع المتطلبات البيئية ومتطلبات التركيب. كما يدمج الجهاز جميع لغات البرمجة الخمس المعتمدة وفقًا للمعيار IEC61131-3، بالإضافة إلى لغة الرسوميات الأصلية للتحكم التسلسلي، ما يتيح استدعاء اللغات المختلفة بين البرامج بعضها البعض، مما يجعل البرمجة أكثر مرونة وسهولة، ويضمن تلبية متطلبات مختلف الظروف التشغيلية المعقدة. وتتوفر أيضًا واجهة اتصال إيثرنت تتيح إمكانية البرمجة والتصحيح عن بُعد، مما يلبي احتياجات مراكز التحكم عن بُعد لتعديل عمليات التحكم في أجهزة التحكم الميدانية وإجراء الصيانة المباشرة عبر الإنترنت.

3. هيكل الشبكة

تستخدم شبكة التحكم الإضافي بالكامل مفاتيح تبديل صناعية معيارية، مع تكوين احتياطي لمفتاح التبديل في الشبكة الرئيسية. كما تم إنشاء شبكة إيثرنت حلقية صناعية باستخدام كابلات ضوئية متعددة الأوضاع ومفاتيح تبديل من الدرجة الصناعية، مع استخدام منصة شبكة واحدة ومنصة برمجية موحدة لربط مختلف أنظمة التحكم الإضافية، مما يتيح التحكم المركّز نسبيًا في أنظمة التحكم الإضافية الخارجية. وتتخذ شبكة التحكم الإضافي بأكملها هيكلًا هجينًا من نوع النجمة والحلقة، حيث يتم ربط كل نظام من أنظمة التحكم الإضافية بشبكة إيثرنت حلقية، وتنقسم إلى شبكة رئيسية وشبكات حلقيّة فرعية. تتصل كل نظام من أنظمة التحكم الإضافية بنظام الشبكة الرئيسية بطريقة نجمية، بينما تعتمد الشبكة الرئيسية تقنية الحلقية الفائقة الاحتياطية. وفي حال حدوث عطل في نقطة معينة من الشبكة الحلقية، يمكن للنظام استعادة عمله الطبيعي في غضون أقل من 500 مللي ثانية، كما أن تكوين مفاتيح التبديل الاحتياطية يتيح للشبكة بأكملها تحقيق ميزة التحمل المتعدد النقاط.

هكذا، لا تتمتع شبكة التحكم الإضافي بأكملها بميزات التبديل السريع والآمن والموثوق الذي يتمتع به الشبكة الدائرية فحسب، بل تجمع أيضًا بين وظائف التبادل المتعدد المسارات للشبكة النجمية، وسهولة البناء والمرونة في التوسع، مما يعزز موثوقية النظام ودقته الزمنية.

4. وظائف النظام

تستخدم برمجية التكوين NA-control، والميزات الرئيسية هي:

(1) واجهة رسومية: تحافظ على التوافق مع واجهات التشغيل الخاصة بكل نظام فرعي، وتعرض العمليات التقنية لكل نظام فرعي؛

(2) العرض الديناميكي في الوقت الفعلي: يوفر القيم والحالة الحالية لمنافذ القياس اللازمة لمراقبة التشغيل الإنتاجي؛

(3) الاتجاه: توفر عرضًا وطباعة للاتجاهات الحية/السابقة؛

(4) الإنذار: يتمتع بواجهة إنذار حية تظهر بشكل منبثق ووظيفة إنذار صوتي، ويمكنه إجراء تأكيد الإنذار وطباعة التقارير المتعلقة به، كما يحتوي على ميزة سجل تاريخي للإنذارات.

(5) وظيفة تسجيل العمليات والأحداث: تقوم بتسجيل معلومات التنبيهات في الوقت الفعلي، وتاريخ التنبيهات، وقائمة تشغيل التطبيقات ترتيبًا زمنيًا منذ بدء تشغيل النظام، مما يسهل على المشغلين الاستعلام والتحليل.

(6) التبديل السريع بين واجهات كل نظام فرعي مساعد؛

(7) واجهة تسجيل دخول موحدة للنظام، مع مستويات أمان مختلفة وصلاحيات تشغيل تضمن التشغيل المستقر للنظام.

الواجهة الرئيسية لنظام التحكم المساعد لمحطة توليد الطاقة بالفحم موضحة في الرسم التالي