نظرة عامة على النظام
في نظام نقل غاز الصناعة، يُعتمد تشغيل مجموعتين من ضواغط الضغط الغازي ذات التحكم بتردد المتغير بشكل متوازي لتزويد المجرى الرئيسي بالغاز، مما يسهم في تعزيز استقرار الإمداد وزيادة قدرة النظام على التحمل. ومن خلال التحكم المركزي باستخدام وحدة التحكم المنطقي القابلة للبرمجة (PLC)، يمكن ليس فقط تحقيق تنظيم دقيق للضغط، بل أيضًا تحسين كفاءة تشغيل المعدات وتقليل استهلاك الطاقة.
التكوين المادي والبنية النظامية
يُعدّ بناء هيكل تحكم مستقر وموثوق أساسًا لتحقيق التشغيل المتوازي. يضم النظام بشكل رئيسي المكوّنات الأساسية التالية:
- وحدة التحكم القابلة للبرمجة:بصفته النواة التحكمية للمنظومة بأكملها، يتكفل بجمع البيانات وإجراء العمليات المنطقية وإصدار الأوامر.
- محوّل التردد:تُشغّل محركات مكثّفتي غاز الوقود بشكل منفصل، وتستقبل إشارات تحديد التردد من وحدة التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC)، مما يتيح ضبط سرعة المحركات بسلاسة دون خطوات.
- شبكة المستشعرات:تشمل جهاز إرسال الضغط الرئيسي، ومجسات قياس الضغط ودرجة الحرارة عند مدخل ومخرج كل منضد الضخ، وعداد التدفق، وجهاز تغذية ردود الفعل لحالة تشغيل المحرك.
- الجهة المنفذة:مثل الصمامات الكهربائية للتصدير والاستيراد، وصمامات التفريغ، وغيرها، تُستخدم بالتزامن مع ضاغط الضغط لتنفيذ عمليات التشغيل والإيقاف وتغيير ظروف التشغيل.
استراتيجية التحكم في التشغيل المتوازي
عند تشغيل مجموعتين من ضواغط الضغط بالتوازي، تكمن الصعوبة الأساسية في كيفية تنسيق إنتاجية الجهازين لتجنب عدم تساوي الأحمال. وعادةً ما يُعتمد علىالتحكم الرئيسي والفرعيأوتحكم توازن التحميلالاستراتيجية.
- نمط التحكم الرئيسي-الثانوي:يُحدَّد أحد الجهازين كجهاز رئيسي والآخر كجهاز ثانوي. يتولى الجهاز الرئيسي إجراء حسابات PID استنادًا إلى قيمة الضغط المحددة في الخط الرئيسي، ويُخرِج إشارة تردد؛ فيما يتعقّب الجهاز الثانوي بشكل متزامن تردد التشغيل أو التيار لدى الجهاز الرئيسي، بما يضمن توافق القدرة الناتجة بينهما.
- وضع توازن التحميل:تقوم وحدة التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC) بجمع بيانات التيار الكهربائي أو القدرة التشغيلية لجهازي الضاغط في الوقت الفعلي، ثم تُجري تعديلًا ديناميكيًا دقيقًا على الترددات المحددة لمحوّلَي التردد داخل النظام، بما يضمن تساوي معدلات الحمل تقريبًا بين الجهازين، مما يسهم في إطالة عمر المعدات.
التحكم بالتردد وتنظيم الحلقة المغلقة للضغط
الهدف الأساسي من ضخ الغاز إلى الخط الرئيسي هو الحفاظ على استقرار ضغط شبكة الأنابيب. ويتم تحقيق هذا الهدف بواسطة وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) من خلال نظام التحكم في حلقة الضغط المغلقة:
- 采集 ومعالجة الإشارات:يقوم محول ضغط المائع الرئيسي بتحويل إشارة الضغط في الوقت الفعلي إلى إشارة تناظرية قياسية أو إشارة رقمية لنقلها إلى وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC).
- حساب PID:يقوم كتلة وظيفة PID داخل PLC بمقارنة قيمة الضغط الفعلية مع قيمة الضغط المستهدفة المحددة في العملية، ويحسب الانحراف، ثم يُجري عمليات التناسب والتكامل والتفاضل ليحصل على مقدار تعديل التردد.
- التوزيع والتنفيذ حسب التردد:يقوم جهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة بإرسال تعليمات التردد المحسوب إلى محول التردد. وعندما يكون ضغط شبكة الأنابيب منخفضًا، يُرفع تردد خرج المحول، مما يؤدي إلى زيادة سرعة دوران مضخة الضغط وزيادة معدل التدفق؛ أما عند ارتفاع الضغط، فيُخفَّض التردد لتقليل كمية الهواء المُزوَّدة.
آلية الحماية والقفل المتبادل
يُعد الغاز من الوسائط الخطرة القابلة للاشتعال والانفجار، ولذلك فإن أنظمة الترابط الأمني عند تشغيل ضواغط الضغط بالتوازي تكتسي أهمية بالغة. ويتعيّن على وحدة التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC) أن تتوفر على منطق حماية متكامل:
- التحكم في مكافحة التردد:عندما تقترب ظروف التشغيل لضاغط الضغط من منطقة التردد، يقوم نظام التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC) بفتح صمام التهوية أو صمام إعادة التدوير المقاوم للتردد بسرعة، مما يزيد من تدفق المدخل ويضمن التشغيل الآمن للمعدات.
- حماية من الضغط الزائد والضغط المنخفض:عندما يتجاوز ضغط المدّ الأنابيب الحدّ الأعلى الآمن، يقوم وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة تلقائيًا بتخفيض تردد محوّل التردد أو حتى إيقاف التشغيل؛ وعندما ينخفض الضغط إلى ما دون الحدّ الأدنى، يتم إطلاق إنذار وتشغيل الجهاز الاحتياطي.
- التبديل التلقائي للأعطال:في حال حدوث عطل خطير في الضاغط الرئيسي أثناء التشغيل، يقوم نظام التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC) فورًا بإيقاف الضاغط المعطوب وتشغيل الضاغط الاحتياطي تلقائيًا وبشكل انسيابي، بما يضمن استمرار إمداد الغاز إلى المجرى العام دون انقطاع.
- القفل التسلسلي لترتيب التشغيل والإيقاف:يُجرى التحكم وفقًا لترتيب السلامة التقنية بدقة، بما يضمن صحة منطق عمل الصمامات والمحركات.
اقتراحات التصحيح والتحسين
في التطبيقات الهندسية العملية، يتعيّن إجراء عمليات ضبط دقيقة قبل تشغيل النظام. أولاً، تُجرى اختبارات بلا حمل وتحت حمل على كل جهاز على حدة للتأكد من صحة معلمات محول التردد واتجاه دوران المحرك. ثانياً، عند التشغيل بالتوازي، ينبغي ضبط معلمات PID بعناية لتفادي حدوث تذبذبات في الضغط داخل النظام. وأخيراً، ومن خلال محاكاة مختلف سيناريوهات الأعطال، يتم التحقق من دقة منطق الترابط في وحدة التحكم القابلة للبرمجة (PLC) وسرعة استجابتها، بما يضمن تشغيل نظام نقل الغاز بأمان وكفاءة واستقرار.
لا تعليق حتى الآن ، مرحبا بكم في الاستيلاء على الأريكة ~