Разработка конструкции стенда по проведению испытаний на герметичность запорной и распределительной арматуры

В соответствии с требованиями электромагнитной совместимости, для предотвращения распространения  высокочастотных помех по силовым  кабелям устанавливается радиочастотный фильтр.

Моторный  дроссель устанавливается на выходе ПЧ и обеспечивает:

1) подавление  высокочастотных гармоник в токе  двигателя. Формирование синусоидального  тока в обмотках двигателя  осуществляется ПЧ с помощью  широтно-импульсной модуляции (ШИМ)  напряжения по синусоидальному  закону. При низких частотах ШИМ  высокочастотные пульсации моторного  тока могут достигать до 5-10%. Высокочастотные  гармоники тока вызывают дополнительный  нагрев двигателя.

2) ограничение  амплитуды тока короткого замыкания.  При внезапном коротком замыкании на выходе ПЧ ток короткого замыкания увеличивается не внезапно, так как в контуре тока К.З. есть индуктивности (L моторного дросселя + паразитные индуктивности моторного кабеля). При достижении током К.З. порога срабатывания защиты ПЧ, двигатель обесточивается. Так как время срабатывания защиты отлично от нуля, то максимальное значение тока К.З. при использовании моторного дросселя реально намного меньше максимального значения тока без дросселя. Без моторного дросселя многие ПЧ не способны защитить транзисторы ПЧ от одного или нескольких внезапных К.З на выходе ПЧ.

3) снижение  скорости нарастания аварийных  токов короткого замыкания и  задерживают момент достижения  максимума тока короткого замыкания,  тем самым обеспечивают необходимое  время для срабатывания цепей  электронной защиты ПЧ;

4) компенсацию  емкостных токов длинных моторных  кабелей, то есть не дают  развиваться большим емкостным  токам и соответственно препятствуют  ложным срабатываниям защиты  ПЧ от сверхтоков;

5) снижение  выбросов напряжения на обмотках  двигателя. При питании асинхронного  двигателя от преобразователя  частоты к обмоткам двигателя  прикладывается импульсное напряжение  со значительными пиками перенапряжений, суммарная величина которых, превышает  амплитуду номинального напряжения  питания асинхронного двигателя.  Это может вызвать пробой изоляции  обмоток двигателя, особенно при  его длительной эксплуатации, когда  изоляция обмоточных проводов  и обмоток теряет свои первоначальные  изоляционные свойства.  Ниже приведена таблица рекомендуемых моторных дросселей для различных типономиналов преобразователей.

На рисунке 3.5 показаны элементы питающей цепи двигателя.

Рисунок 3.5 – Питающая цепь двигателя

 

На частотный  преобразователь из вышестоящей  системы управления (от программируемого логического контроллера) приходят команды управления («Пуск», «Стоп») и задание частоты вращения. В  обратном направлении частотный  преобразователь отправляет управляющему контроллеру сообщение о случившейся  аварийной ситуации.

Для осуществления  обмена командами и сигналами  между частотным преобразователем и программируемым логическим контроллером необходимо использовать один из следующих  вариантов:

Использование сигнальных модулей ПЛК  и встроенных клемм управления частотного преобразователя.

Команды «ПУСК», «СТОП» с дискретного выхода контроллера  поступают на дискретный вход частотного преобразователя.

Сигнал «АВАРИЯ  ПЧ» с дискретного выхода частотного преобразователя поступает на дискретный вход ПЛК.

Задание частоты (ток 4-20 мА или напражение 0-10 В) с  аналогово выхода

ПЛК поступает  на аналоговый вход частотного преобразователя.

В данном варианте используются 2 выходных и 1 входной  дискретный, а также 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.6 Выходной аналоговый сигнал.

 

Команды «ПУСК», «СТОП», сигнал «АВАРИЯ», задание  частоты перемещаются в область  памяти, зарезервированную производителем частотного преобразователя (конкретные адреса памяти указываются в инструкции по программированию частотного преобразователя).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.7 Создание сети Modbus-RTU.

 

Режим с  линейной зависимостью между напряжением  и частотой (U/f=const) реализуется преобразователем частоты для обеспечения постоянного  момента нагрузки.

При использовании  клемм управления  необходимо произвести их конфигурирование (в соответствии с электрической принципиальной схемой задать клеммам функции «Пуск», «Стоп», «Авария»)

В случае управления по сети Modbus-RTU настроить параметры связи (время таймаута,  скорость передачи данных, паритет и др.)

Параметризация  осуществляется с панели частотного преобразователя или с персонального  компьютера.

3.2.4. Позиционирование

 

Позиционирование  планшайбы возможно реализовать  тремя способами.

1. Использование абсолютного энкодера на валу планшайбы для отслеживания текущего положения.

Энкодер передает в контроллер текущее угловое  положение планшайбы. В данном варианте необходимо предусмотреть наличие  в ПЛК входов выскоскоростных  счетчиков для обработки сигналов энкодера. Энкодер выбирается программируемый, что даст возможность запараметрировать  его на необходимое число импульсов  на оборот (в диапазоне 100-10000). На основе полученных данных контроллер осуществляет сравнение значения углового положения  с заранее запрограммированными пороговыми значениями точек остановки  планшайбы. В случае равенства значения текущего углового положения планшайбы  и значения точки остановки, контроллер подает сигнал «Стоп» на частотный  преобразователь.

На рисунке 3.8 показано подключение энкодера к высокоскоростному входу ПЛК.

Рисунок 3.8 - Подключение энкодера к высокоскоростному входу ПЛК

Для функционирования данной схемы необходимо разместить на внешнем крае планшайбы сигнальные флажки в точках размещения изделия. При появлении сигнала от датчика  контроллер вырабатывает сигнал «Стоп». Подбор датчика осуществляется на основе замера необходимой величины срабатывания датчика (растояние от чувствительного  элемента преобразователя до металлического объекта на планшайбе). После установки  датчика производится его калибровка до получения устойчивого сигнала.

Индуктивный трехпроводный датчик подключается в зависимости от  типа pnp или npn  по следующей схеме:

Рисунок 3.9 - Подключение трехпроводного индуктивного датчика pnp-типа

Рисунок 3.10 - Подключение трехпроводного индуктивного датчика npn-типа

В роли нагрузки выступает дискретный вход контроллера.

Использование концевого выключателя в месте  регулирования.

Данный  способ имеет недостаток: концевой выключатель в следствии частого  механического контакта с элементами планшайбы имеет ограниченный срок эксплуатации.

После осуществления  всех необходимых действий с испытуемым изделием, на контроллер подается сигнал продолжения движения. В случае выполнения всех условий запуска, контроллер подает сигнал «Пуск» частотному преобразователю.

Время полного  оборота планшайбы и угол поворота задается оператором с графического терминала.

3.2.5 Испытание на герметичность

 

Перед испытанием партии изделий необходимо задать с  графического программируемого терминала  условия контроля:

1. Номинальный расход;

2. Время контроля (в диапазоне 1-999 с., с дискретностью 1 с);

3. Допустимую не герметичность.

Сигналом  начала контроля, является сигнал «Завершение  операции Зажим-Фиксация» или команда  запуска в ручном режиме.

Контроль  герметичности осуществляется при  помощи прибора АКГ-1.

Прибор выполняет следующие  функции:

• производит автоматический контроль герметичности участка газопровода с выдачей сигнала о его герметичности или наличия утечки с указанием дефектной арматуры;
• производит тест-контроль самого блока и исправность электрических цепей датчика или реле давления;
• обеспечивает питание датчика давления напряжением постоянного тока 24В;
• обеспечивает светодиодную индикацию режимов работы и причин отказа системы;
• обеспечивает передачу информации управляющему контроллеру по стандарту RS-485 (протокол Modbus ASCII)

 

 

 

 

 

 

Прин

я основан  на

Рисунок 3.11 Передача информации управляющему контроллеру

 

-  анализ темпа изменения давления газа на участке течение заданного интервала времени.

Интервал  времени зависит от расхода газа, контролируемого объема, входного давления и величины допустимой не герметичности.

Функциональная  схема контроля герметичности приведена  на рисунке 3.12:

Рисунок 3.12 - Функциональная схема контроля герметичности

Y1 - Предохранительно-запорный клапан, , ВР1 - датчик давления, SP1 - реле давления

При подаче электрического питания система  контроля проводит тест- самоконтроль. Если обнаружена неисправность, выдаётся сигнал БЛОКИРОВКА и включается в мигающем режиме индикатор КОНТРОЛЬ. После нормального завершения теста производится опрос входа КОНТРОЛЬ, при его замыкании включается индикатор КОНТРОЛЬ и считывается состояние кодового переключателя ИНТЕРВАЛ и ПОРОГ, которые задают временной интервал «Т1» контроля герметичности и допустимую не герметичность. Если ошибочно задан нулевой интервал, выдаётся сигнал БЛОКИРОВКА и включается в мигающем режиме индикатор КОНТРОЛЬ. Затем производится анализ положения перемычки «Режим» на колодке ХТ1 - если перемычка установлена в положение «Датчик» (ХТ1:19 - ХТ1:20), прибор при контроле герметичности опрашивает вход для подключения датчика давления. Если перемычка в положении «Реле» (ХТ1:19 - ХТ1:18) - опрашиваются входа «Мин.» и «Макс.» для подключения реле давления.

В исходном состоянии теста на герметичность  предохранительно-запорные клапаны Y1(ПЗК-1) и Y2(ПЗК-2) обесточены и закрыты, клапан безопасности Y0 обесточен и открыт.

При проведении теста герметичности с датчиком давления производится контроль сигнала  с датчика давления, при выходе за пределы 2-22мА датчик считается неисправным. В этом случае выдаётся сигнал «Блокировка», включается индикатор БЛОКИРОВКА и индикатор КОНТРОЛЬ в мигающем режиме.

В исходном состоянии измеряется сигнал Р 10 с датчика, при выходе за пределы 3-5мА клапан Y1 считается негерметичным, выполнение теста прекращается - выдаётся сигнал «Блокировка», включаются индикаторы ПЗК-1 и БЛОКИРОВКА.

Если  Y1 герметичен, выполнение теста продолжается и закрывается клапан безопасности Y0. Производится выдержка времени «Т1» и измеряется сигнал Рц с датчика BP1. На 5с открывается клапан Y1, измеряется сигнал Р20 с датчика BP1 и клапан Y1 закрывается.

Производится  сравнение Рц с Р20, если Рц<0,1 Р20 , то Y1 считается герметичным. В противном случае выполнение теста прекращается, открывается Y0, выдаётся сигнал «Блокировка», включаются индикаторы ПЗК-1 и БЛОКИРОВКА на панели АКГ-1.

Если  Y1 герметичен, производится выдержка времени «Т1» и измеряется сигнал Р22 с датчика BP1. Производится сравнение  Р20 с Р22, если Р22 >0,9 Р20 , то Y2 считается герметичным и выдаётся сигнал НОРМА. При успешном завершении теста после выдачи сигнала НОРМА производится выдержка 60с, затем открывается Y0, при этом сохраняется сигнал НОРМА. В противном случае открывается Y0, выдаётся сигнал «Блокировка», включаются индикаторы ПЗК-2 и БЛОКИРОВКА, производится постоянный опрос входа «Разблокировка» и кнопки РАЗБЛОКИРОВКА.

При испытании  по схеме работы с реле давления в исходном состоянии опрашиваются входы «Мин» и «Макс». Оба входа  должны быть замкнуты. В противном  случае Y1 считается негерметичным, выдаётся сигнал «Блокировка», включаются индикаторы ПЗК-1 и БЛОКИРОВКА - выполнение теста прекращается.

Если  Y1 «герметичен», закрывается Y0 и производится выдержка времени «Т1». Опрашиваются входы «Мин»,«Макс», если их состояния не изменились, тест продолжается. В противном случае Y1 считается негерметичным, открывается клапан Y0, выдаётся сигнал «Блокировка», включаются индикаторы ПЗК-1 и БЛОКИРОВКА.

Если  Y1 герметичен, на 5с открывается Y1 и опрашиваются входы «Мин», «Макс» и Y1 закрывается. При изменении состояний входов тест продолжается. В противном случае Y2 считается негерметичным, открывается Y0, выдаётся сигнал «Блокировка», включаются индикаторы ПЗК-2 и БЛОКИРОВКА.

Если  Y2 герметичен, производится выдержка времени «Т1 ». Опрашиваются входы «Мин» и «Макс», если их состояния не изменились, то выдаётся сигнал «Норма» и включается индикатор НОРМА, в противном случае Y2 считается негерметичным, открывается Y0, выдаётся сигнал «Блокировка», включаются индикаторы ПЗК-2, БЛОКИРОВКА и производится постоянный опрос входа «Разблокировка» и кнопки РАЗБЛОКИРОВКА.