Назначение
Система измерительно-управляющая котла-утилизатора № 13 установки сухого тушения кокса № 4 Коксохимического производства АО «ЕВРАЗ ЗСМК» (далее - ИУС), предназначена для измерений массового расхода (пара, воды), давления (пара, воды), разряжения инертных газов, уровня воды в барабане котла, температуры (пара, инертных газов, кокса в разгрузочном рукаве, подшипников дымососа инертных газов), автоматического непрерывного контроля технологических параметров, их визуализации, регистрации и хранения, диагностики состояния технологического оборудования ИУС, формирования сигналов предупредительной и аварийной сигнализации.
Описание
ИУС является средством измерений единичного производства. Конструктивно ИУС представляет собой трехуровневую систему, построенную по иерархическому принципу. В состав ИУС входят 16 измерительных каналов. Измерительные каналы (далее - ИК) ИУС состоят из следующих компонентов (по ГОСТ Р 8.596-2002):
1) измерительные компоненты - первичные измерительные преобразователи, имеющие нормированные метрологические характеристики (нижний уровень ИУС);
2) комплексный компонент - контроллер программируемый SIMATIC S7-300 с центральным процессором CPU 317-2PN/DP (средний уровень ИУС);
3) вычислительные компоненты - автоматизированное рабочее место машиниста котлов (далее - АРМ), предназначенные для отображения параметров технологических процессов, состояния оборудования ИУС, выдачи аварийной сигнализации, ввода технологических параметров (верхний ИУС);
4) связующие компоненты - технические устройства и средства связи, используемые для приема и передачи сигналов, несущих информацию об измеряемой величине от одного компонента ИУС к другому;
5) вспомогательные компоненты - приборы световой и звуковой сигнализации используемые для отображения состояния отдельных рабочих процессов и работы оборудования, а также для сигнализации неисправностей.
Измерительные каналы ИУС имеют простую структуру, которая позволяет реализовать прямой метод измерений путем последовательных измерительных преобразований. Структурная схема ИУС приведена на рисунке 1.
Принцип действия ИУС заключается в следующем. ИУС функционирует в автоматическом режиме. Первичные измерительные преобразователи выполняют измерение физических величин и их преобразование в унифицированный сигнал постоянного тока, термо ЭДС и электрическое сопротивление. Контроллер измеряет аналоговые унифицированные выходные сигналы измерительных преобразователей, сигналы с термопреобразователей сопротивления и термопар, выполняет их аналого-цифровое преобразование, осуществляет преобразование цифровых кодов в значения технологических параметров, выполняет вычислительные и логические операции, проводит диагностику оборудования, осуществляет формирование сигналов блокировки, формирует сигналы предупредительной и аварийной сигнализации.
С программируемого контроллера, по цифровому каналу, информация передается на АРМ машиниста котлов, предназначенный для отображения параметров технологических процессов, состояния оборудования ИУС, формирования сигналов аварийной сигнализации, ведения журнала сообщений и архива данных, осуществляется ввод и редактирование настроечных параметров ИУС. В системе предусмотрено дублирование АРМ, что обеспечивает возможность в управлении системой, предоставлении информации и долговременное хранение при отказе одного из них.
ИУС обеспечивает выполнение следующих основных функций:
1) измерение и отображение значений физических величин, характеризующих технологический процесс;
2) автоматическую диагностику и отображение состояния технологического оборудования;
3) формирование журнала сообщений, отображение аварийных, предупредительных, технологических и диагностических системных сообщений и их протоколирование;
4) формирование и отображение сигналов предупредительной, аварийной сигнализации;
5) хранение архивов значений параметров технологического процесса;
6) выполнение функции защиты оборудования, программного обеспечения и данных от несанкционированного доступа на физическом и программном уровне;
7) ведение системы обеспечения единого времени.
Система обеспечения единого времени (СОЕВ) выполняет законченную функцию измерений и синхронизации времени. СОЕВ ИУС включает в состав: контроллер программируемый SIMATIC S7-300 и АРМ машиниста котлов. Синхронизация времени осуществляется с корпоративным сервером времени АО «ЕВРАЗ ЗСМК». Сервер времени осуществляет прием точного времени через интернет с использованием протокола NTP от тайм-серверов 2 уровня (Stratum 2). АРМ один раз в 15 минут считывают точное время и осуществляют синхронизацию шкал времени часов.
Программное обеспечение
Программное обеспечение (далее - ПО) ИУС состоит из следующих компонентов:
- проект WinCC - подсистема визуализации;
- проект PLC - управляющая подсистема.
На АРМ установлено программное обеспечение, реализованное на базе SCADA системы - SIMATIC WinCC 7.0. ПО (метрологически значимая часть ПО ИУС) выполняет функцию отображения результатов измерений технологических параметров, сообщений, мнемосхем, основных параметров технологического процесса, сигналов сигнализации, а также передачи управляющих воздействий от машиниста котлов.
ПО контроллеров SIMATIC S7-300 (метрологически значимая часть ПО ИУС) реализовано в пакете программирования для контроллеров серии SIMATIC S7: «STEP7 v. 5.5» фирмы SIEMENS на базе прикладных программ, написанных при помощи языков программирования соответствующих стандарту IEC (МЭК) 61131-3. Все вычисления и логические операции ИУС выполняются в PLC. Встроенное ПО контроллеров осуществляет автоматизированный сбор, передачу, обработку измерительной информации, обеспечивает работу блокировок, предупредительной и аварийной сигнализации.
Идентификация метрологически значимой части ПО ИУС (ПО контроллера) выполняется с помощью программатора и USB/MPI адаптера по команде машиниста, доступ защищен паролем.
Идентификационные данные ПО ИУС приведены в таблице 1.
| Идентиф икационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | Проект контроллера PLC: «Kotel 13» Проект WinCC подсистемы визуализации: «USTK 4» |
| Номер версии (идентификационный номер ПО) | - |
| Цифровой идентификатор ПО | Для файла конфигурации проекта «Kotel 13»: \^13\Kotel 13 new\ombstx\offline\00000001\BAUSTEIN.DBT 41ab68cb13f4e6b8f0ce55908d9fcfbe Для файла конфигурации проекта «USTK 4»: \USTK 4\USTK 4.mcp b5d29b640d58496ef591ec25b81c0e82 |
| Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО | MD5 |
Метрологические характеристики нормированы с учетом ПО контроллера. Уровень защиты ПО контроллера и ПО АРМ от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню "высокий" по классификации Р 50.2.077-2014.
Технические характеристики
Измерительные и комплексные компоненты ИУС их метрологические характеристики и характеристики погрешности измерительных каналов ИУС приведены в таблице 2.
Параметры электрического питания:
- напряжение питания переменного тока, В от 198 до 242;
- частота, Гц от 49,6 до 50,4;
- напряжение питания постоянного тока, В от 21,6 до 26,4.
Параметры выходных сигналов с первичных измерительных преобразователей:
1) непрерывные сигналы (по ГОСТ 26.011-80):
- электрический ток, мА от 4 до 20;
2) сигналы с термопар с номинальными статическими характеристиками преобразования по ГОСТ Р8.585-2001;
3) сигналы с термопреобразователей сопротивления (ТС) с номинальными статическими характеристиками преобразования по ГОСТ 6651-2009.
Параметры входных сигналов модулей ввода аналоговых сигналов контроллера:
- модуль 6ES7 331-7PF10-0AB0
(сигнал с термопар с НСХ по ГОСТ Р8.585-2001), мВ от минус 1,52 до 45,12;
- модуль 6ES7 331-7KF02-0AB0
(сигнал с термопар с НСХ по ГОСТ Р8.585-2001), мВ от минус 2,43 до 49,11;
- модуль 6ES7 331-7KF02-0AB0
(сигнал с ТС с НСХ по ГОСТ 6651 -2009), Ом от 0 до 71,3;
- модуль 6ES7 331-7KF02-0AB0 (электрический ток), мА от 4 до 20.
| № ИК | Наименование ИК ИУС | Диапазон измерений физической величины, ед. измерений | СИ, входящие в состав ИК ИУС | Границы допускаемой основной погрешности ИК | Границы допускаемой погрешности ИК в рабочих условиях |
| Наименование, тип СИ | Г осрее стр № | Пределы допускаемой основной погрешности компонента ИК | Пределы допускаем ой дополните льной погрешнос ти компонент а ИК |
| 1 | Массовый расход перегретого пара | от 0 до 32 т/ч | Преобразователь давления измерительный Sitrans P DSIII 7MF4433 | 30883 05 | Y=±0,25 % | Y=±0,25 %/10 °С | Y=±1,5 % | Y=±1,7 % |
| Модуль ввода аналоговых сигналов SM 331 мод.: 6ES7 331 7KF02 0AB0 контроллера программируемого Simatic S7-300 (далее - Модуль 6ES7 331-7СТ02-0АВ0) | 15772 11 | Y=±0,5 % | Y=±0,7 % |
| 2 | Массовый расход питательной воды | от 0 до 40 т/ч | Преобразователь давления измерительный Sitrans P DSIII 7MF4433 | 30883 05 | Y=±0,25 % | Y=±0,25 %/10 °С | Y=±1,1 % | Y=±1,4 % |
| Модуль 6ES7 331-7KF02-0АВ0 | 15772 11 | Y=±0,5 % | Y=±0,7 % |
| 3 | Массовый расход циркулирующ ей воды | от 0 до 250 т/ч | Преобразователь давления измерительный Sitrans P DSIII 7MF4433 | 30883 05 | Y=±0,25 % | Y=±0,25 %/10 °С | Y=±1,7 % | Y=±1,9 % |
| Модуль 6ES7 331-7KF02-0АВ0 | 15772 11 | Y=±0,5 % | Y=±0,7 % |
| 4 | Уровень воды в барабане т.1 | от минус 315 до 315 мм вод. ст. | Преобразователь давления измерительный Sitrans P DSIII 7MF4433 | 30883 05 | Y=±0,25 % | Y=±0,25 %/10 °С | Y=±0,6 % | Y=±2 % |
| Модуль 6ES7 331-7KF02-0АВ0 | 15772 11 | Y=±0,5 % | Y=±0,7 % |
| 5 | Уровень воды в барабане т.2 | от минус 315 до 315 мм вод. ст. | Преобразователь давления измерительный Sitrans P DSIII 7MF4433 | 30883 05 | Y=±0,25 % | Y=±0,25 %/10 °С | Y=±0,6 % | Y=±2 % |
| Модуль 6ES7 331-7KF02-0АВ0 | 15772 11 | Y=±0,5 % | Y=±0,7 % |
| 6 | Давление перегретого пара | от 0 до 60 кгс/см2 | Датчик давления Метран-55 | 18375 08 | Y=±0,25 % | - | Y=±0,6 % | Y=±0,9 % |
| Модуль 6ES7 331-7KF02-0АВ0 | 15772 11 | Y=±0,5 % | Y=±0,7 % |
| 7 | Давление питательной воды к котлу-утилизатору | от 0 до 100 кгс/см2 | Преобразователь давления измерительный Sitrans P Z 7MF1563 | 14407 00 | Y=±0,25 % | Y=±0,25 %/10 °С | Y=±0,6 % | Y=±2 % |
| Модуль 6ES7 331-7KF02-0АВ0 | 15772 11 | Y=±0,5 % | Y=±0,7 % |
| 8 | Разряжение циркулирующ их газов перед котлом | от минус 100 до 0 мм вод. ст. | Преобразователь давления измерительный Sitrans P DSIII 7MF4433 | 30883 05 | Y=±0,25 % | Y=±0,25 %/10 °С | Y=±0,6 % | Y=±2 % |
| Модуль 6ES7 331-7KF02-0АВ0 | 15772 11 | Y=±0,5 % | Y=±0,7 % |
| 9 | Разряжение циркулирующ их газов перед дымососом | от минус 400 до 0 мм вод. ст. | Преобразователь давления измерительный Sitrans P DSIII 7MF4433 | 30883 05 | Y=±0,25 % | Y=±0,25 %/10 °С | Y=±0,6 % | Y=±2 % |
| Модуль 6ES7 331-7KF02-0АВ0 | 15772 11 | Y=±0,5 % | Y=±0,7 % |
| 10 | Разряжение циркулирующ | от минус 31,5 до | Преобразователь давления измерительный Sitrans P DSIII 7MF4433 | 30883 05 | Y=±0,25 % | у=±0,25 %/10 °С | Y=±0,6 % | Y=±2 % |
| | их газов в | 31,5 мм | | | | |
| | | | | | | |
| | форкамере | вод. ст. | Модуль 6ES7 331-7KF02-0АВ0 | 15772 11 | у=±0,5 % | у=±0,7 % | | |
| | | | | | Д=±3,25 °С от | | | |
| | | | | | минус 40 до 300 °С | | | |
| | | | | | Д=±4,00 °С от 300 | | | |
| | | | | | до 400 °С | | Д=±3,75 °С от минус | Д=±5,85 °С от минус |
| | | | | | Д=±4,90 °С от 400 | | 40 до 300 °С | 40 до 300 °С |
| | | | | | до 500 °С | | Д=±4,50 °С от 300 до | Д=±6,60 °С от 300 до |
| | | | | | Д=±5,85 °С от 500 | | 400 °С | 400 °С |
| | | | Преобразователь | | до 650 °С | | Д=±5,40 °С от 400 до | Д=±7,50 °С от 400 до |
| | | | термоэлектрический ТХА | 19985- | Д=±6,82 °С от 650 | | 500 °С | 500 °С |
| | | | "Метран-200", мод. ТХА | 00 | до 700 °С | | Д=±6,35 °С от 500 до | Д=±8,45 °С от 500 до |
| | Температура | от минус 40 до 1100 °С | Метран-201 | | Д=±7,80 °С от 700 | | 650 °С | 650 °С |
| 11 | циркулирующ | | | до 800 °С | | Д=±7,32 °С от 650 до | Д=±9,42 °С от 650 до |
| их газов перед | | | Д=±8,80 °С от 800 | | 700 °С | 700 °С |
| | котлом | | | до 900 °С Д=±10,00 °С от 900 до 1000 °С Д=±10,70 °С от 1001 до 1100 °С | | Д=±8,30 °С от 700 до 800 °С Д=±9,30 °С от 800 до 900 °С Д=±10,50 °С от 900 | Д=±10,40 °С от 700 до 800 °С Д=±11,40 °С от 800 до 900 °С Д=±12,60 °С от 900 |
| | | | Модуль ввода аналоговых | | | | до 1000 °С | до 1000 °С |
| | | | сигналов SM 331 мод.: 6ES7 | | | | Д=±11,20 °С от 1001 | Д=±13,30 °С от 1001 |
| | | | 331 7PF10 0AB0 | 15772- | Д=±0,5 °С | Д=±2,1 °С | до 1100°С | до 1100°С |
| | | | | |
| | | | контроллера | 11 | | |
| | | | программируемого Simatic | | | | | |
| | | | S7-300 | | | | | |
| 12 | Температура кокса в разгрузочном рукаве | от минус 40 до 600 °С | Преобразователь термоэлектрический кабельный КТХК, мод. КТХК 01.08 | 36765 09 | А=±2,50 °С от минус 40 до 360 °С A=±(0,7+0,005 t) °С свыше 360 | - | A=±6,98 °С от минус 40 до 360 °С A=±(7,68+0,005 t) °С свыше 360 °С | A=±14,02 °С от минус 40 до 360 °С A=±(14,72+0,005 t) °С свыше 360 °С |
| Модуль 6ES7 331-7KF02-0АВ0 | 15772 11 | Y=±0,7 % | Y=±1,1 % |
| 13 | Температура перегретого пара | от минус 40 до 600 °С | Преобразователь термоэлектрический кабельный КТХ-К, мод. ТХК-К.106 | 23411 12 | А=±2,50 °С от минус 40 до 360 °С A=±(0,7+0,005 t) °С свыше 360 | - | A=±6,98 °С от минус 40 до 360 °С A=±(7,68+0,005 t) °С свыше 360 °С | A=±14,02 °С от минус 40 до 360 °С A=±(14,72+0,005 t) °С свыше 360 °С |
| Модуль 6ES7 331-7KF02-0АВ0 | 15772 11 | Y=±0,7 % | Y=±1,1 % |
| 14 | Температура в шкафу PLC | от 0 до 100 °С | Термопреобразователь сопротивления ТСМ-0879 (50М) | 7964 80 | A=±(0,6+0,01t) °С | - | A=±(1,1+0,01t) °С | A=±(1,3+0,01t) °С |
| Модуль 6ES7 331-7KF02-0АВ0 | 15772 11 | Y=±0,5 % | Y=±0,7 % |
| 15 | Температура подшипников основного дымососа от колеса | от 0 до 100 °С | Преобразователь термоэлектрический ТХК "Метран-200", мод. ТХК Метран-202 | 19984 00 | А=±3,25 °С | - | A=±3,95 °С | A=±5,05 °С |
| Модуль 6ES7 331-7KF02-0АВ0 | 15772 11 | Y=±0,7 % | Y=±1,1 % |
| 16 | Температура подшипников основного дымососа от полумуфты | от 0 до 100 °С | Преобразователь термоэлектрический ТХК "Метран-200", мод. ТХК Метран-202 | 19984 00 | А=±3,25 °С | - | A=±3,95 °С | A=±5,05 °С |
| Модуль 6ES7 331-7KF02-0АВ0 | 15772 11 | Y=±0,7 % | Y=±1,1 % |
| Примечания: А - абсолютная погрешность; g - приведенная погрешность к верхнему значению диапазона измерения. |
Коммуникационные каналы и интерфейсы:
- информационный обмен между измерительными и комплексным компонентом ИУС осуществляется по кабелям контрольным с медными жилами с ПВХ изоляцией и проводам термоэлектродным (компенсационным);
- информационный обмен между компонентами среднего и верхнего уровней ИУС осуществляется посредством промышленных информационных сетей: Profibus DP для связи модулей ввода аналоговых сигналов с центральным управляющим устройством контроллера программируемого SIMATIC S7-300; Industrial Ethernet для связи контроллера программируемого SIMATIC S7-300 с АРМ.
Климатические условия применения:
а) для измерительных и связующих компонентов ИУС:
1) температура окружающего воздуха, °С:
- преобразователи давления измерительные
от минус 45 до плюс 85; от минус 40 до плюс 85; от 40 до 90; от 84,0 до 106,7.
от минус 10 до плюс 40; от 40 до 80; от 84,0 до 106,7 согласована со шкалой
- датчики температуры
2) относительная влажность при плюс 25 °С,%
3) атмосферное давление, кПа
б) для комплексных компонентов и АРМ ИУС:
1) температура окружающего воздуха, °С
2) относительная влажность при плюс 25 °С, %
3) атмосферное давление, кПа Система обеспечения единого времени ИУС
координированного времени Государственного первичного эталона Российской Федерации UTC (SU) с погрешностью в пределах ±5 с.
Средний срок службы ИУС, лет, не менее 8.
Знак утверждения типа
наносится типографским способом на титульный лист паспорта «Система измерительно-управляющая котла-утилизатора № 13 установки сухого тушения кокса № 4 Коксохимического производства АО «ЕВРАЗ ЗСМК».
Комплектность
В комплект ИУС входят технические средства, специализированные программные средства, а также документация, представленная в таблицах 2 - 4, соответственно.
Измерительные и комплексные компоненты ИУС представлены в таблице 2, вычислительные и вспомогательные компоненты, программное обеспечение (включая программное обеспечение контроллера программируемого) - в таблице 3, техническая документация - в таблице 4.
Таблица 3
| Наименование | ПО | Количество |
| 1 В состав АРМ машиниста входят: компьютер 2 шт., монитор 2 шт., клавиатура 2 шт., мышь 2 шт. | Прикладное ПО: SCADA системы -SIMATIC WinCC 7.0, SIEMENS. Проект станции визуализации: «USTK_4» | 1 |
| 2 Контроллер программируемый SIMATIC S7-300 | Прикладное ПО: Система программирования STEP7 v. 5.5 Проект PLC: «Kotel 13» | 1 |
| Наименование | Количество |
| 1 ИЦ221.ТРП.00-МА Коксохимическое производство. Энергоремонтный цех. Автоматизированная система контроля и управления котлом-утилизатором № 13 установки сухого тушения кокса. Техническое задание | 1 |
| 2 ИЦ221.ТРП.00 ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК». Коксохимическое производство. Энергоремонтный цех. Автоматизированная система контроля и управления котлом-утилизатором установки сухого тушения кокса. Технорабочий проект | 1 |
| 3 РИТТ250 00-ИЭ 01 ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК». Коксохимическое производство. Специализированный энергоремонтный цех. Коксовый цех. Модернизация АСУТП котлов-утилизаторов и разгрузочных устройств блоков №10-14 установки сухого тушения кокса № 4. Инструкция по эксплуатации для технологического персонала | 1 |
| 4 РИЦ250.00-ИЭ.02 ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК». Коксохимическое производство. Специализированный энергоремонтный цех. Коксовый цех. Модернизация АСУТП котлов-утилизаторов и разгрузочных устройств блоков №10-14 установки сухого тушения кокса № 4. Инструкция по эксплуатации для обслуживающего персонала | 1 |
| 5 Система измерительно-управляющая котла-утилизатора № 13 установки сухого тушения кокса № 4 Коксохимического производства АО «ЕВРАЗ ЗСМК». Паспорт | 1 |
| 6 МП ИЦ221-16 Система измерительно-управляющая котла-утилизатора № 13 установки сухого тушения кокса № 4 Коксохимического производства АО «ЕВРАЗ ЗСМК». Методика поверки | 1 |
Поверка
осуществляется по документу МП ИЦ221-16 Система измерительно-управляющая котла-утилизатора № 13 установки сухого тушения кокса № 4 Коксохимического производства АО «ЕВРАЗ ЗСМК». Методика поверки, утвержденному заместителем Директора ФБУ «Кемеровский ЦСМ» 23.09.2016 г.
Основные средства поверки:
- средства измерений и эталоны в соответствии с нормативной документацией по поверке первичных измерительных преобразователей и ПЛК;
- мегаомметр ЭСО210/3-Г (Госреестр № 21320-01);
- измеритель параметров заземляющих устройств MRU-200 (Госреестр № 41925-09);
- радиочасы МИР РЧ-02 (Госреестр № 46656-11).
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.
Знак поверки наносится на свидетельство о поверке ИУС в виде оттиска поверительного клейма.
Сведения о методах измерений
Метод измерений приведен в документе РИЦ250.00-ИЭ.02 ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК». Коксохимическое производство. Специализированный энергоремонтный цех. Коксовый цех. Модернизация АСУТП котлов-утилизаторов и разгрузочных устройств блоков №10-14 установки сухого тушения кокса № 4. Инструкция по эксплуатации для обслуживающего персонала.
Нормативные документы
1 ГОСТ Р 8.596-2002 ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения;
2 ГОСТ Р 51841-2001 Программируемые контроллеры. Общие технические требования и методы испытаний;
3 ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия;
4 ИЦ221.ТРП.00-МА Коксохимическое производство. Энергоремонтный цех. Автоматизированная система контроля и управления котлом-утилизатором № 13 установки сухого тушения кокса. Техническое задание.
![Система измерительно-управляющая котла-утилизатора № 13 установки сухого тушения кокса № 4 Коксохимического производства АО "ЕВРАЗ ЗСМК"](https://fgisarshin.ru/image/cache/catalog/logo/fgisarshin-500x500.png "Система измерительно-управляющая котла-утилизатора № 13 установки сухого тушения кокса № 4 Коксохимического производства АО "ЕВРАЗ ЗСМК""){kind=logo}
66327-16: Методика поверки МП ИЦ221-16Скачать1.2 Мб