Схемы технологического контроля состоят из разомкнутых каналов, по которым информация о ходе технологического процесса поступает в пункт управления объектом.

С истемы технологического контроля имеют большое число параметров (или состояний производственных механизмов), о которых для нормального ведения технологического процесса оператору достаточна только двухпозиционная информация (параметр в норме - параметр вышел из нормы, механизм включен - механизм отключен и т. п.).

Контроль этих параметров осуществлен с помощью схем сигнализации. Чаще всего в этих схемах наиболее широко применяют электрические релейно-контактные элементы со световой и звуковой сигнализацией об отклонении параметров.

Световая сигнализация осуществляется с помощью различной сигнальной арматуры. При этом световой сигнал может быть воспроизведен ровным или мигающим светом, свечением ламп неполным каналом. Звуковая сигнализация выполняется, как правило, с помощью звонков, гудков и сирен. В некоторых случаях сигнализация о срабатывании защиты или автоматики может быть выполнена с помощью специальных сигнальных указательных реле-блинкеров.

Системы сигнализации разрабатывают конкретно для данного объекта, поэтому всегда имеются их принципиальные схемы.

Принципиальные схемы сигнализации по назначению могут быть разделены на следующие группы:

1) схемы сигнализации положения (состояния) - для информации о состоянии технологического оборудования («Открыто» - «Закрыто», «Включено» - «Отключено» и т. д.),

2) схемы технологической сигнализации, дающие информацию о состоянии таких технологических параметров, как температура, давление, расход, уровень, концентрация и т. д.,

3) схемы командной сигнализации, позволяющие передавать различные указания (приказы) из одного пункта управления в другой с помощью световых или звуковых сигналов.

По принципу действия различают:

1) схемы сигнализации с индивидуальным съемом звукового сигнала, отличающиеся достаточной простотой и наличием для каждого сигнала индивидуального ключа, кнопки или другого коммутационного аппарата, позволяющего отключать звуковой сигнал.

Подобные схемы находят применение для сигнализации положения или состояния отдельных агрегатов и мало применимы для массовой технологической сигнализации, так как в них одновременно со звуковым сигналом обычно отключается и световой сигнал,

2) схемы с центральным (общим) съемом звукового сигнала без повторности действия, оснащенные единым устройством, с помощью которого можно отключать звуковой сигнал, сохраняя индивидуальный световой сигнал. Недостатком схем без повторного действия звукового сигнала является невозможность получения нового звукового сигнала до размыкания контактов электрических устройств, вызвавших появление первого сигнала,

3) схемы с центральным съемом звукового сигнала с повторностью действия, выгодно отличающиеся от предыдущих схем способностью повторно подавать звуковой сигнал при срабатывании любого датчика сигнализации независимо от состояния всех остальных датчиков.

По роду тока различают схемы на постоянном и переменном токе.

В практике разработки систем автоматизации технологических процессов находят применение различные схемы сигнализации, отличающиеся как по структуре, так и способам построения отдельных их узлов. Выбор наиболее рационального принципа построения схемы сигнализации определяется конкретными условиями ее работы, а также техническими требованиями, предъявляемыми к светосигнальной аппаратуре и датчикам сигнализации.

Схемы сигнализации положения

Эти схемы выполняются для механизмов, которые имеют два рабочих положения или более. Показать и разобрать все встречающиеся на практике схемы сигнализации, а также дать анализ надежности и эффективности каждой из-за их многообразия не представляется возможным. Поэтому далее будут рассмотрены наиболее характерные и часто повторяющиеся в практике варианты схем.

Наибольшее распространение получили два варианта построения схем сигнализации положения (состояния) технологических механизмов:

1) схемы сигнализации, совмещенные со схемами управления,

2) схемы сигнализации с независимым от схем управления питанием на группу технологических механизмов одного или разного назначения.

Схемы сигнализации, совмещенные со схемами управления, как правило, выполняют в том случае, когда щиты и пульты управления не имеют мнемосхем, а полезная площадь щитов и пультов позволяет применить сигнальную арматуру без ограничения ее размеров, допускающую прямое питание от цепей управления. Сигнализация положения (состояния) технологических механизмов в таких схемах может осуществляться одним или двумя световыми сигналами с горением ламп ровным светом.

Схемы, построенные с одной лампой, сигнализируют, как правило, о включенном состоянии механизма и применяются в условиях, когда ход технологического процесса и надежность допускают такую сигнализацию.

Следует отметить, что в таких схемах не предусматривается аппаратура, позволяющая в процессе эксплуатации периодически проверять исправность ламп. Отсутствие такого контроля в случае перегорания лампы может привести к ложной информации о состоянии механизма и нарушению нормального хода технологического процесса. Поэтому, если появление ложной информации о состоянии технологического процесса не допускается, применяют схемы с двухламповой сигнализацией.

Схемы сигнализации положения с использованием двух ламп применяют также для таких механизмов, как запорные органы (задвижки, заслонки, клапаны, шиберы и т. п.), так как обеспечить надежную сигнализацию двух рабочих положений («Открыто» - «Закрыто») таких устройств с помощью одной лампы практически трудно.

Рис. 1 . Примеры построения простейших схем сигнализации, совмещенных со схемами управления

Рис. 2 . Примеры схем сигнализации с независимым питанием: а - включение ламп через блок-контакты магнитных пускателей, б - приведение схемы к виду, удобному для чтения, в - при несоответствии положения ключа управления положению управляемого механизма лампа мигает, г - при несоответствии ключа управления положению управляемого механизма лампа горит неполным накалом, ЛО - сигнальная лампа «Механизм отключен», ЛВ, Л1 - Л4 - сигнальные лампы «Механизм включен», В, ОВ, ОО, О - положения ключа управления КУ (соответственно «Включено», «Операция включить», «Операция отключить», «Отключено»), ШМС- шина мигающего света, ШРС- шина ровного света, ДС1, ДС2 - добавочные резисторы, ПМ - блок-контакты магнитного пускателя, КПЛ - кнопка для проверки ламп, Д1- Д4 - разделяющие диоды

Подведем некоторые итоги. Схемы с независимым от схем управления питанием (см. рис. 2 ) применяют в основном для сигнализации положения различных технологических механизмов па мнемосхемах. В таких схемах преимущественно используют малогабаритную сигнальную арматуру, рассчитанную на питание переменным или постоянным током напряжением не выше 60 В.

Сигнал может воспроизводиться с помощью одной или двух ламп, горящих ровным или мигающим светом (см. рис. 2 , в) или неполным накалом (см. рис. 2 , г). Такие световые сигналы обычно применяют в схемах, в которых сигнализируется о несоответствии положения органа дистанционного управления механизмом, в данном случае ключа управления КУ, действительному положению механизма.

В схемах сигнализации положения с независимым от схем управления питанием, выполняемых с помощью одной лампы, как правило, предусматривается аппаратура для контроля исправности сигнальных ламп (см. рис. 2 ,а).

Схемы технологической сигнализации

Схемы технологической сигнализации предназначены для оповещения обслуживающего персонала о нарушении нормального хода технологического процесса. Технологическая сигнализация воспроизводится ровным и мигающим светом и сопровождается, как правило, звуковым сигналом.

Сигнализация по назначению может быть предупреждающей и аварийной. Такое разделение обеспечивает различную реакцию обслуживающего персонала на характер сигнала, определяющего ту или иную степень нарушения технологического процесса.

Наибольшее применение нашли схемы технологической сигнализации с центральным съемом звукового сигнала. Они дают возможность принимать новый звуковой сигнал до размыкания контактов, вызвавших появление предыдущего сигнала. Использование различной релейной и сигнальной аппаратуры, различного напряжения и рода тока практически не меняет принципа действия схем.

Технологические процессы требуют позиционного контроля большого числа параметров, а характерной особенностью схем технологической сигнализации является наличие общих схемных узлов, в которых перерабатывается информация, поступающая от многих двухпозиционных технологических датчиков.

Информация из этих узлов выдается в форме звукового и светового сигналов только о тех параметрах, значения которых вышли из нормы или необходимы для управления технологическим процессом. Благодаря общим узлам снижаются потребность в аппаратуре и затраты на автоматизацию производства.

В зависимости от числа сигнализируемых параметров световая сигнализация может быть выполнена ровным или мигающим светом. При сигнализации многих параметров (более 30) применяются схемы с миганием поступившего сигнала. Если число параметров менее 30, применяют схемы с ровным светом.

Алгоритм работы схем технологической сигнализации в большинстве случаев одинаков: при отклонении параметра от заданного значения или сверхдопустимого подаются звуковой и световой сигналы, звуковой сигнал снимают кнопкой съема звукового сигнала, световой сигнал исчезает при уменьшении отклонения параметра от допустимого значения.

Рис. 3 . Схема технологической сигнализации с разделительными диодами и мигающим светом: ЛКН - лампа контроля напряжения, Зв - звонок, РПС - реле предупреждающей сигнализации, РП1-РПn - промежуточные реле индивидуальных сигналов, включаемые контактами датчиков Д1 - Дn технологического контроля, ЛС1 - ЛСn - индивидуальные лампы, 1Д1-1Дn, 2Д1-2Дn - развязывающие диоды, КОС - кнопка опробования сигналов, КСС - кнопка съема сигналов, ШРС - шина ровного света, ШМС - шина мигающего света

Рис. 4. Схема сигнализации с использованием пульс-пары вместо источника мигающего света

Схемы технологической сигнализации с зависимым звуковым сигналом от светового применяют только для предупреждающей сигнализации состояния неответственных технологических параметров, так как в этих схемах возможна потеря сигнала, если сигнальная лампа неисправна.

Могут встретиться схемы технологической сигнализации с индивидуальным съемом звукового сигнала. Схемы строят с использованием для каждого сигнала самостоятельного ключа, кнопки или другого коммутационного аппарата, отключающего звуковой сигнал, и применяют для сигнализации состояния отдельных агрегатов. Одновременно со звуковым сигналом отключается и световой.

Схемы командной сигнализации

Командная сигнализация обеспечивает одностороннюю или двустороннюю передачу различных сигналов-команд в условиях, когда использование других видов связи технически нецелесообразно, а в отдельных случаях затруднено или невозможно. Схемы командной сигнализации просты и, как правило, не вызывают затруднений при их чтении.

Рис. 5. Пример принципиальной электрической схемы командной сигнализации (а) и диаграммы взаимодействия (б и в).

На рис. 5 , а приведена схема односторонней светозвуковой сигнализации для вызова наладочного персонала на рабочие места. Вызов осуществляется с рабочего места путем нажатия кнопок вызова (КВ1-КВЗ), которые на щите диспетчера включают световые (Л1-ЛЗ) и звуковой (Зв) сигналы. Диспетчер, установив по световому сигналу номер рабочего места, с которого поступил сигнал, путем нажатия кнопки съема сигнала КСС приводит схему в исходное состояние. Реле РП1-РПЗ и РС1-РСЗ промежуточные.

По своему назначению сигнализация делится на рабочую, предупреждающую и аварийную.

При нарушении режима работы схема сигнализации может обес­печивать подачу звукового и светового сигналов. Звуковой сигнал служит для привлечения внимания обслуживающего персонала и выполняется, как правило, общим для всех световых сигналов. Зву­ковой сигнал снимается дежурным персоналом, а световой - остается включенным до устранения причины, вызвавшей появление сигнала.

Различают схемы сигнализации без повторности действия и с повторностью действия звукового сигнала.

В схемах без повторности действия звукового сигнала при замы­кании любого из сигнальных контактов загорается соответствующий световой и подается звуковой сигнал. Если после отключения зву­кового сигнала соответствующий ему световой сигнал еще сохраня­ется, то замыкание других сигнальных контактов вызывает лишь появление дополнительных световых сигналов без звука.

В схемах с повторностью действия звукового сигнала замыка­ние любого из сигнальных контактов, независимо от состояния остальных контактов, вызывает появление соответствующего свето­вого и одновременно с ним звукового сигналов.

Красный цвет - аварийное состояние;

Зеленый цвет- нормальное состояние;

Желтый цвет - предупредительный сигнал;

Белый цвет - разные производственные сигналы.

При выборе напряжения питания сигнальных ламп необходимо учитывать, что уменьшение напряжения питания сигнальных ламп на 10% по сравнению с номинальным, увеличивает срок службы ламп в 3 раза. Как показывает практика, световой поток сигнальных ламп может быть уменьшен без ущерба для визуального восприятия на 30-50% от номинального, что соответствует уменьшению напря­жения питания ламп на 25%. Поэтому в схемах сигнализации целе­сообразно последовательно с лампами включать сопротивление, ли­бо выбирать лампы на напряжение, несколько превышающее номиналь­ное (например, на 60 В при напряжении 48 В).

На рис.14 приведена схема световой и звуковой сигнализации без повторности действия звукового сигнала.

Рис.14. Схема световой и звуковой сигнализации без повторности действия звукового сигнала

При замыкании одного из технологических контактов (1ТК, 2ТК, 3ТК и т.д.) срабатывают промежуточные реле К, включающие свои­ми "3" контактами соответствующие сигнальные лампы. Одновремен­но включается звуковая сигнализация, которая может быть отклю­чена нажатием на кнопку отключения сигнала (SB1). При этом вклю­чается реле отключения сигнала (К4), которое своими "Р" контак­тами выключает звуковой сигнал.

Для проверки исправности звуковой и световой сигнализации применяются кнопки проверки звука (SB2) и кнопка проверки свето­вой сигнализации (SB3).

На рис.15 приведен пример схемы звуковой и световой сигна­лизации с повторностью действия. В отличие от схемы рис.14 здесь для каждого технологического сигнала имеется свое реле отключе­ния сигнала (K3, K4) и общее реле (K5).

Схема работает следующим образом. Например, при срабатывании технологического контакта 2ТК включается реле K2, которое своими "3" контактами подключает сигнальную лампу HL2 и звуковой сиг­нал. Для отключения звукового сигнала нажимают на кнопку SB1, включается K5, которое своими "3" контактами включает K4, последнее блокирует "3" контакт K5 и отключает своими "Р" контактами звуковой сигнал. Световой сигнал (как и в схеме рис.13) ос­тается включенным до размыкания соответствующего технологическо­го контакта (2ТК).

Цель пусконаладочных работ - отрегулировать весь комплекс устройств и настроить их на заданный технологический режим. Предварительное опробование и наладку систем автоматизации выполняют в соответствии с технологическими режимными картами, представляемыми заказчиком.

Наладку и подготовку к пуску начинают с устройств, питающих приборы и системы автоматизации сжатым воздухом и электроэнергией. Затем приступают к подготовке приборов, их наладке и опробованию.

Качество осушенного воздуха необходимо периодически про­верять путем отбора проб и анализа их в лаборатории на содержание влаги; допускается не более 0,1 г влаги на 1 м 3 .

Подготовку к пуску систем контроля, защиты, сигнализации и управления начинают с контрольной проверки правильности монтажа измерительных и регулирующих схем, включая отборные узлы, датчики, вторичные приборы, соединительные линии, пневматическую и электрическую вспомогательную аппаратуру, исполнительные механизмы. Убедившись в правильности монтажа и исправности систем энергоснабжения, приступают к наладке и подготовке к пуску приборов и систем автоматизации. Для этого на все самопишущие приборы устанавливают бумагу и перья, заливают чернила, заряжают расходомеры переменного перепада давления ртутью или другими жидкостями в зависимости от типа приборов, устанавливают необходимую скорость перемещения бумаги, проверяют наложение стрелок и перьев при давлении сжатого воздуха, соответствующего нулевому значению шкалы. После этого приступают к наладке приборов и средств автоматизации - проверяют показания измерительных приборов и измерительных систем. Погрешность показаний должна соответствовать классу точности прибора. Практика показывает, что приборы даже после стендовой поверки индивидуального опробования нуждаются в частичной регулировке, выполняемой обычно на месте установки приборов. Наладив и отрегулировав приборы и средства автоматизации, проверяют правильность подключения соединительных линий к приборам. Схемы защиты и сигнализации обеспечивают предупреждение аварий технологического оборудования путем подачи сигналов обслуживающему персоналу или отключения его без вмешательства человека. Для большинства технологических объектов перечень параметров, контролируемых системами защиты и сигнализации, определяется специальными правилами и инструкциями. Для непрерывных технологических процессов требования к объему и надежности работы систем сигнализации и защиты определяются проектом автоматизации.

При анализе проектной документации наладчик обязан проверить по результатам изучения технологии производства, все ли величины, недопустимые значения которых могут привести к снижению качества продукции, выходу из строя оборудования или могут быть опасны для жизни человека, контролируются системами защиты и сигнализации. В проекте должны быть приведены перечни предельных значений параметров, контролируемых системами сигнализации, контроля и защиты, а также последовательность срабатывания отдельных элементов систем. Если по каким-либо причинам эти перечни отсутствуют в проекте, они должны быть выданы наладочной организации заказчиком. В целом наладка элементов схем контроля, сигнализации и защиты проводятся по инструкциям заводов-изготовителей и весьма не затруднительна.

Схемы дистанционного управления объединяют исполнительные механизмы, управляющие регулирующими органами, ключи управления и дистанционные указатели положения. Ключи управления, как и указатели положения, обычно располагаются на щите или пульте в посту управления. При наладке схемы дистанционного управления концевые выключатели исполнительного механизма устанавливают в необходимое положение. Ключ управления переводят в положение "дистанционное". Ключом выбора направления замыкают поочередно контакты реверсивного магнитного усилителя и убеждаются в наличии реверсирования и отключения исполнительного механизма при срабатывании концевых выключателей в крайних положениях вала исполнительного механизма. Затем налаживают дистанционный указатель положений. Движок реостатного или плунжер индукционного датчика указателя положения устанавливают таким образом, чтобы стрелка указателя положения находилась на 0 или 100 делениях при крайних положениях регулирующего органа. Если имеются путевые включатели, их устанавливают аналогично конечным или, если требуется по технология производства, - на более узкий диапазон. Наладкой, пуском и опробованием систем контроля, защиты, сигнализации и управления должны заниматься наиболее квалифицированные работники монтажного и наладочного участков, способные устранить выявленные дефекты монтажа и изменения в схемах обвязки, а при необходимости установить дополнительные устройства.

Устройства центральной сигнализации. Назначение, принцип действия аварийной, предупреждающей сигнализации.

Ответ: На электрических станциях и подстанциях предусматриваются следующие виды сигнализации: сигнализация положения коммутационных аппаратов: выключателей, разъединителей, контакторов, переключателей ответвлений у трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой; аварийная - об аварийном отключении коммутационного аппарата; предупреждающая - о наступлении ненормального режима или ненормального состояния отдельных элементов установки; сигнализация действия защиты (указательные реле), сигнализация действия автоматики; командная - для передачи наиболее важных распоряжений.
Сигнализация положения у выключателей обычно выполняется с помощью сигнальных ламп включенного, отключенного и аварийного состояния. Обычно при мигающем свете обходятся только двумя лампами, а иногда, при встроенном в мнемоническую схему ключе управления со светящейся рукояткой, обходятся и одной лампой.
Сигнализация положения разъединителей может быть выполнена также с помощью сигнальных ламп, оживляемых током через вспомогательные контакты разъединителей. Однако чаще она выполняется с помощью сигнальных приборов типа ПС. Такой прибор имеет катушку, в магнитное поле которой помещен постоянный магнит, связанный с пластинкой - указателем. При изменении направления магнитного поля постоянный магнит и указатель также меняют свое положение (рис. 8-19).
Сигнализация положения нерегулируемых задвижек выполняется ори помощи ламп, включаемых через вспомогательные контакты концевых выключателей. Сигнализация положения регулируемых задвижек, а также положения переключателей ответвлений на трансформаторах с регулированием напряжения под нагрузкой чаще производится с помощью сельсинов.
Для аварийной сигнализации обычно предусматривают общий звуковой сигнал на всю установку, назначение которого - привлечь внимание обслуживающего персонала к аварийному состоянию; звуковой сигнал, как правило, дублируется индивидуальными световыми сигналами, указывающими нахождение аварийного участка. У выключателей получение обоих сигналов основано на несоответствии между положениями ключа управления и отключившегося аппарата.

Рис. 8-19. Примерная схема сигнализации положения разъединителя 1, 2, 3, 4 - вспомогательные контакты разъединителя; Р - разъединитель; ПС - сигнальный прибор
В небольших установках съем сигнала может быть индивидуальным, осуществляемым ручным переводом ключа управления в положение соответствия; при этом одновременно со звуковым сигналом ликвидируется и световой, что не совсем удобно при эксплуатации крупных установок с большими щитами управления. Поэтому на электрических станциях и крупных подстанциях применяется центральный съем звукового сигнала вручную с пульта управления, световой же индивидуальный аварийный сигнал при этом остается, позволяя без труда обнаружить причину аварийного состояния.

Рис. 8-20. Схема аварийной сигнализации без повторного действия, КЦС - кнопка центрального съема сигнала

Рис. 8-21. Схема аварийной сигнализации с повторным действием
КОС - кнопка опробования сигнала
Сигнализация с центральным съемом сигнала может быть выполнена с повторностью или без повторности действия звукового сигнала.
Схема без повторного действия изображена на рис. 8-20. При нажатии кнопки центрального съема сигнала КЦС звуковой сигнал прекращается, реле РП самоблокируется и остается в таком положении до тех пор, пока ключ управления КУ2 не будет переведен в положение «Отключено».

Рис. 8-22. Модификация схемы аварийной сигнализации с реле РИС
Недостатком схемы без повторного действия является то, что еще до перевода ключа в положение «Отключено» возможно аварийное отключение других выключателей и это может быть не замечено обслуживающим персоналом. Поэтому, как правило, в крупных установках применяют схему с повторным действием.

Рис. 8-23. Схема предупреждающей сигнализации Зв - звуковой сигнал
Рис. 8-24. Принцип действия поляризованного реле PC

Последнее достигается с помощью специального реле импульсной сигнализации РИС, имеющего в своем составе поляризованное реле PC с двумя обмотками, одну из которых включают на вторичную обмотку трансформатора напряжения ТН, а другую подключают в цепь кнопки центрального съема сигнала КЦС (рис. 8-21).
При аварийном отключении выключателя первичная обмотка трансформатора напряжения ТН через контакты цепи несоответствия (ключ управления и вспомогательные контакты выключателя) подключается к источнику постоянного тока; кратковременный импульс, полученный при изменении состояния цепи сигнализации, вызывает бросок тока во вторичной обмотке ТН, приводящий в действие поляризованное реле РС1. Оперативные контакты последнего через промежуточное реле РП приводят в действие звуковой сигнал (сирена, гудок). При нажатии кнопки КЦС и посылке через нее тока во вторую катушку РС2 схема переводится в исходное положение.
Имеется модификация схемы с применением РИС (рис. 8-22).
Схема отличается лишь введением усилителей в цепи сигнальных реле - триодов Т1 и Т2 - и добавлением еще одной детали: съема сигнала с некоторой выдержкой времени.
Аналогично схеме с реле импульсной сигнализации организуется и схема предупреждающей сигнализации (рис. 8-23). Здесь контакты РПС1, РПС2, РВ1 и т. д. - оперативные контакты реле сигнализации ненормального режима ял и состояния о действии газовой защиты трансформатора, о перегрузке генератора, о повышении температуры масла в подшипниках и в трансформаторах и пр. Как видно из схемы, приборы сигнализации снабжаются индивидуальными световыми сигналами.