புவிவெப்ப ஆற்றலில் தானியங்கி கட்டுப்பாட்டு அமைப்பு வடிவமைப்பு
புவிவெப்ப ஆற்றலானது, நிலையான மின்சாரத்தை (அடிப்படைச் சுமை) வழங்கும் திறன், ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த மாசு வெளியேற்றம் மற்றும் வானிலையைச் சாராத ஆற்றல் கிடைக்கும் தன்மை ஆகியவற்றின் காரணமாக, பெருகிவரும் ஒரு முக்கியமான புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மூலமாக மாறிவருகிறது. இருப்பினும், புவிவெப்ப நீர்த்தேக்கங்களின் மாறும் தன்மைகள், அரிப்பு மற்றும் படிவு ஏற்படும் அபாயங்கள், மற்றும் நம்பகமான செயல்பாட்டிற்கான தேவைகள் ஆகியவற்றின் காரணமாக, புவிவெப்ப மின் நிலையங்களுக்குக் கவனமாக வடிவமைக்கப்பட்ட தானியங்கி கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள் தேவைப்படுகின்றன. தானியங்கி கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகளின் வடிவமைப்பானது, செயல்முறைத் தொடர்ச்சியைப் பராமரிப்பது மட்டுமல்லாமல், செயல்திறனை மேம்படுத்துதல், உபகரணங்களின் ஆயுளை நீட்டித்தல், பாதுகாப்பை உறுதி செய்தல் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் தரநிலைகளுக்கு இணங்குதல் ஆகியவற்றையும் நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது.
1. புவிவெப்ப ஆற்றல் செயல்முறைகள் பற்றிய கண்ணோட்டம்
பொதுவாக, புவிவெப்ப மின் நிலையங்கள் உற்பத்தி கிணறுகளிலிருந்து புவிவெப்ப திரவத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன. இந்தத் திரவம் உலர் நீராவி, நீராவி-நீர் கலவை (ஃப்ளாஷ் ஸ்டீம்) அல்லது சுடுநீராக (பைனரி சைக்கிள்/ORC) இருக்கலாம். வெப்ப ஆற்றலானது ஒரு டர்பைனால் இயந்திர ஆற்றலாகவும், பின்னர் ஒரு ஜெனரேட்டர் மூலம் மின்சாரமாகவும் மாற்றப்பட்ட பிறகு, மூலத்தின் நிலைத்தன்மையைப் பராமரிப்பதற்காக, அந்தத் திரவம் பொதுவாக ஒரு உட்செலுத்துக் கிணறு வழியாக நீர்த்தேக்கத்திற்குள் மீண்டும் செலுத்தப்படுகிறது. இந்தச் செயல்முறைத் தொடர் முழுவதும் பிரிப்பான் அழுத்தம், உப்புநீர் வெப்பநிலை, நீராவிப் பாய்வு விகிதம், ஒடுங்கிய நீரின் அளவு, மின்தேக்கி வெற்றிடம் மற்றும் நீராவித் தரம் போன்ற பல மாறிகள் கட்டுப்படுத்தப்பட வேண்டும். ஒரு தானியங்கி கட்டுப்பாட்டு அமைப்பு, இந்த அனைத்து மாறிகளையும் ஒருங்கிணைத்து, ஆலை பாதுகாப்பாகவும் உகந்த முறையிலும் செயல்படுவதை உறுதிசெய்யும் "மூளையாக" செயல்படுகிறது.
2. தானியங்கி கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகளின் முக்கிய நோக்கங்கள்
புவிவெப்ப மின் நிலையங்களில் தானியங்கி கட்டுப்பாட்டு வடிவமைப்பு பொதுவாக பல முக்கிய நோக்கங்களைக் கொண்டுள்ளது:
1. பாதுகாப்பு: அதிகப்படியான அழுத்தத்தைத் தடுத்தல், டர்பைனை அதிவேகத்திலிருந்து பாதுகாத்தல் மற்றும் தீவிர இயக்க நிலைமைகளால் ஏற்படும் சேதங்களைத் தவிர்த்தல்.
2. நம்பகத்தன்மை: கிணற்று உற்பத்தியில் ஏற்படும் ஏற்ற இறக்கங்கள் அல்லது வலையமைப்புச் சுமையில் ஏற்படும் மாற்றங்களின் போதும் நிலையான செயல்பாடுகளைப் பராமரித்தல்.
3. செயல்திறன்: பிரிப்பான்கள், ஆவிசுருக்கிகள், வெப்பப் பரிமாற்றிகள் மற்றும் குளிரூட்டும் அமைப்புகளில் வெப்பப் பயன்பாட்டை உகந்ததாக்குதல் மற்றும் இழப்புகளைக் குறைத்தல்.
4. சுற்றுச்சூழல் இணக்கம்: CO₂ மற்றும் H₂S போன்ற ஆவியாகாத வாயு (NCG) வெளியேற்றங்களைக் கட்டுப்படுத்துதல், மற்றும் மறு உட்செலுத்துதல் மற்றும் அகற்றுதல் ஆகியவை விதிமுறைகளுக்கு இணங்குவதை உறுதி செய்தல்.
5. முன்கணிப்புப் பராமரிப்பு: நிலைமையைக் கண்காணிப்பதன் மூலமும், இயல்பு மீறல்களை முன்கூட்டியே கண்டறிவதன் மூலமும் வேலையின்மை நேரத்தைக் குறைக்கவும்.
3. கட்டுப்பாட்டு அமைப்பு கட்டமைப்பு: பிஎல்சி, டிசிஎஸ் மற்றும் ஸ்கேடா
புவிவெப்ப மின் நிலையக் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள் பொதுவாக பின்வருவனவற்றின் கலவையைக் கொண்டு கட்டமைக்கப்படுகின்றன:
– DCS (பரவலாக்கப்பட்ட கட்டுப்பாட்டு அமைப்பு): வெப்பப் பரிமாற்றிகளில் பிரிப்பான் அழுத்தக் கட்டுப்பாடு, மட்டக் கட்டுப்பாடு மற்றும் வெப்பநிலைக் கட்டுப்பாடு போன்ற தொடர்ச்சியான செயல்முறைக் கட்டுப்பாடுகளைக் கையாளுகிறது. DCS ஆனது உயர் கிடைக்கும் தன்மை (மிகைப்படுத்தல்) மற்றும் செயல்முறை ஒருங்கிணைப்பில் சிறந்து விளங்குகிறது.
– பிஎல்சி (நிரல்படுத்தக்கூடிய தர்க்கக் கட்டுப்படுத்தி): பம்ப் தொடங்குதல்/நிறுத்துதல், இடைப்பூட்டுகள் மற்றும் வரிசைப்படுத்திகள் போன்ற தனித்த/தர்க்க அடிப்படையிலான கட்டுப்பாடுகளுக்கு ஏற்றது. என்சிஜி அமுக்கிகள் அல்லது இரசாயன அளவீட்டு அலகுகள் போன்ற தொகுக்கப்பட்ட அலகுகளுக்கும் பிஎல்சிக்கள் பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
– ஸ்கேடா (SCADA - மேற்பார்வைக் கட்டுப்பாடு மற்றும் தரவு கையகப்படுத்தல்): கண்காணிப்பு, தரவு வரலாறுகள், எச்சரிக்கை மேலாண்மை மற்றும் மேற்பார்வை நிலைக் கட்டுப்பாடு ஆகியவற்றுக்கான செயல்பாடுகள், குறிப்பாக வசதிகள் பரவலாக அமைந்துள்ளபோது (கிணறுகள், சேகரிப்பு அமைப்புகள் மற்றும் ஆலைகள் வெவ்வேறு இடங்களில் உள்ளன).
– SIS (பாதுகாப்பு கருவி அமைப்பு): முக்கியமான பாதுகாப்பு செயல்பாடுகளுக்காக (எ.கா., ESD—அவசர நிறுத்தம்) இது வழக்கமான DCS/PLC-யிலிருந்து தனிப்பட்டது. SIS ஆனது IEC 61511 போன்ற தரநிலைகளுக்கு இணங்க வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது.
நவீன வடிவமைப்புகளில், செயலிழப்பு மற்றும் இணையவழித் தாக்குதல்களின் அபாயத்தைக் குறைப்பதற்கு, செயல்முறைக் கட்டுப்பாடு (DCS), பாதுகாப்புக் கட்டுப்பாடு (SIS) மற்றும் தகவல் தொழில்நுட்பம்/செயல்பாட்டு தொழில்நுட்ப (IT/OT) வலையமைப்புத் தளங்களைப் பிரிப்பது முக்கியமாகும்.
4. முக்கிய செயல்முறை மாறிகள் மற்றும் கட்டுப்பாட்டு உத்திகள்
அ) கிணறுகளிலிருந்து அழுத்தம் மற்றும் பாய்வு கட்டுப்பாடு
நீர்த்தேக்க மாற்றங்கள் அல்லது குழாய் படிவுகள் காரணமாக புவிவெப்பக் கிணற்று உற்பத்தி ஏற்ற இறக்கத்திற்கு உள்ளாகலாம். தானியங்கி கட்டுப்பாடுகள் பொதுவாக தலைக்குழாய் அழுத்தத்தையும், பிரிப்பான் அல்லது வெப்பப் பரிமாற்றிக்கான பாய்வு விகிதங்களையும் பராமரிக்கின்றன. பொருத்தமான கட்டுப்பாட்டு வால்வுகள், அரிப்பை எதிர்க்கும் அழுத்தக் கடத்திகள் மற்றும் (அமுக்கி பயன்படுத்தப்பட்டால்) திடீர் அழுத்த ஏற்றத் தடுப்பு உத்திகளின் பயன்பாடு மிகவும் இன்றியமையாதது.
b) ஃபிளாஷ் அமைப்பில் பிரிப்பான் கட்டுப்பாடு
ஒரு ஃபிளாஷ் ஆலையில், ஒரு பிரிப்பான் நீராவியையும் உப்புநீரையும் பிரிக்கிறது. முக்கிய மாறிகள்:
– பிரிப்பான் அழுத்தம்: நிலையான நீராவித் தரத்தை உறுதி செய்வதற்கும், வடிவமைப்பின்படி விசையாழி நீராவியைப் பெறுவதற்கும் பராமரிக்கப்படுகிறது.
– உப்புநீர் மட்டம்: நீராவியால் அடித்துச் செல்லப்படும் உப்புநீரைத் தடுக்கிறது, இது டர்பைனை சேதப்படுத்தக்கூடும்.
கட்டுப்பாட்டுக் கருவிகள் பொதுவாக அழுத்தத்திற்காக ஒரு P/PI சுற்றையும், மட்டத்திற்காக ஒரு PI சுற்றையும், பாதுகாப்பிற்காக உயர்-உயர் எச்சரிக்கை அமைப்பையும் பயன்படுத்துகின்றன.
c) விசையாழி மற்றும் மின்னாக்கி கட்டுப்பாடு
சுழற்சி வேகம் மற்றும் சுமையை நிலைநிறுத்த, டர்பைன்களுக்கு ஒரு வேகமான கட்டுப்பாட்டு அமைப்பு தேவைப்படுகிறது. டர்பைன் கவர்னர், மின்கட்டமைப்பின் அதிர்வெண்ணைப் பராமரிப்பதற்காக நீராவி உள்ளீட்டு வால்வை ஒழுங்குபடுத்துகிறது. மேலும், டர்பைன் பாதுகாப்பு அமைப்பில் அதிவேக நிறுத்தம் மற்றும் அதிர்வு கண்காணிப்பு ஆகியவை அடங்கும். ஒத்திசைவான சுமை மற்றும் செயல்முறை (பிரிப்பான்/மின்தேக்கி) ஒருங்கிணைப்பிற்கு, டர்பைன் கட்டுப்பாட்டை DCS உடன் ஒருங்கிணைப்பது அவசியமாகும்.
d) மின்தேக்கி, வெற்றிடம் மற்றும் NCG கட்டுப்பாடு
செயல்திறனை அதிகரிப்பதற்காக, மின்தேக்கி விசையாழியின் வெளியேற்ற அழுத்தத்தைக் குறைக்கிறது. ஆவியாகாத வாயுக்கள் இருப்பதுதான் முக்கிய சவாலாகும், ஏனெனில் அவை வெற்றிடத்தைக் குறைக்கின்றன. தானியங்கி கட்டுப்பாடுகளில் பொதுவாக பின்வருவன அடங்கும்:
– மின்தேக்கி வெற்றிடம்: NCG எஜெக்டர்/கம்ப்ரசர் மூலம் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது.
– ஹாட்வெல் மட்டம் மற்றும் கண்டன்சேட் பம்ப்: பாய்வு நிலைத்தன்மையைப் பராமரிக்கின்றன.
– குளிரூட்டும் கோபுர விசிறி மற்றும் பாயும் குளிரூட்டும் நீர்: ஒடுக்க வெப்பநிலையை ஒழுங்குபடுத்துகிறது.
இந்தக் கட்டுப்பாடுகளின் ஒருங்கிணைப்பு வெப்ப விகிதம், மின் வெளியீடு மற்றும் துணை மின் நுகர்வு ஆகியவற்றைப் பாதிக்கிறது.
இ) இரும முறைமையின் மீதான கட்டுப்பாடு (ORC)
ஒரு இருமடி சுழற்சியில், உப்புநீரில் உள்ள வெப்பம் ஒரு வெப்பப் பரிமாற்றி வழியாகச் செயல்படும் பாய்மத்திற்கு (எ.கா., ஐசோபியூட்டேன்/பென்டேன்) மாற்றப்படுகிறது. முக்கிய மாறிகள் பின்வருமாறு:
– உப்புநீர் மற்றும் செயல்படும் திரவத்தின் வெளியேறும் வெப்பநிலை
– வேலை செய்யும் திரவ அழுத்தம்
– பம்ப் வேகம் மற்றும் பைபாஸ் வால்வு கட்டுப்பாடு
பயன்படுத்தப்படும் திரவம் எளிதில் தீப்பற்றக்கூடியது என்பதால், கடுமையான பாதுகாப்பு இணைப்புகள், கசிவு கண்டறிதல் மற்றும் பொருத்தமான மேற்பரப்பு வெப்பத் தடுப்பு (SIS) ஆகியவை தேவைப்படுகின்றன.
5. புவிவெப்பச் சூழல்களின் கருவியமைப்பும் சவால்களும்
புவிவெப்பச் சூழல்கள் மிகவும் கடுமையானவை என்பது அனைவரும் அறிந்ததே: அதிக வெப்பநிலை, கனிம உள்ளடக்கம் மற்றும் H₂S போன்ற அரிக்கும் வாயுக்கள் இங்கு உண்டு. எனவே, அளவீட்டுக் கருவிகளைத் தேர்ந்தெடுக்கும்போது பின்வருவனவற்றைக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும்:
– அரிப்பைத் தடுக்கும் பொருட்கள் (எ.கா. குறிப்பிட்ட வகை துருப்பிடிக்காத எஃகுகள், சிறப்பு உலோகக் கலவைகள் அல்லது பூச்சுகள்).
– அழுத்த டிரான்ஸ்மிட்டரில் உள்ள இம்பல்ஸ் லைனை அடைக்கக்கூடிய படிவுகளுக்கு எதிரான பாதுகாப்பு.
படிவுகளைக் குறைத்து, அளவுத்திருத்தத்தை எளிதாக்கும் நிறுவல் இடம்.
– முக்கிய மாறிகளுக்கான (அழுத்தப் பிரிப்பான், மட்டம், பிரதான வெப்பநிலை) டிரான்ஸ்மிட்டர் உபரி அமைப்பு.
மேலும், வெற்றிடக் குறைவு அல்லது அழுத்த அதிகரிப்பு போன்ற இடையூறுகள் ஏற்படும்போது இயக்குபவர்கள் திணறாமல் இருப்பதற்காக, கட்டுப்பாட்டு அமைப்பில் சிறந்த எச்சரிக்கை மேலாண்மை இருக்க வேண்டும்.
6. இடைப்பூட்டு, துண்டிப்பு மற்றும் அவசரகால பணிநிறுத்த (ESD) தர்க்கம்
புவிவெப்ப மின் நிலையங்களில், டர்பைன் சேதமடைவதையும் பணியாளர்களுக்கு ஏற்படும் ஆபத்துகளையும் குறைக்கும் வகையில் இன்டர்லாக்குகள் மற்றும் ESD வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. செயலிழப்பு நிலைமைகளுக்கான எடுத்துக்காட்டுகள்:
– டர்பைன் அதிவேகம்
– உயர் அழுத்தப் பிரிப்பான்
– குறைந்த வெற்றிட மின்தேக்கி
– உயர் அதிர்வு விசையாழி
ORC-இல் செயல்படும் திரவக் கசிவு
– ஹாட்வெல் அல்லது பிரிப்பானில் உச்சபட்ச அளவுகள்
SIS வடிவமைப்பில் பொதுவாக இடர் மாதிரியாக்கம், பாதுகாப்பு ஒருமைப்பாட்டு நிலையை (SIL) நிர்ணயித்தல் மற்றும் காலமுறைச் சோதனைகள் (சான்றுச் சோதனை) மூலம் அதை நிரூபித்தல் ஆகியவை அடங்கும். கட்டுப்பாட்டுக் கோளாறுகள் ஒரே நேரத்தில் பாதுகாப்பைச் செயலிழக்கச் செய்வதைத் தடுக்க, ட்ரிப் செயல்பாட்டை வழக்கமான கட்டுப்பாடுகளிலிருந்து பிரிப்பது முக்கியம்.
7. மேம்பட்ட உகப்பாக்கம் மற்றும் கட்டுப்பாடு
பாரம்பரிய PID கட்டுப்பாட்டிற்கு அப்பால், பல புவிவெப்ப மின் நிலையங்கள் உகப்பாக்க அணுகுமுறைகளைப் பின்பற்றத் தொடங்கியுள்ளன, எடுத்துக்காட்டாக:
– மாதிரி முன்கணிப்புக் கட்டுப்பாடு (MPC): சுமை வேகமாக மாறும் போது அழுத்தம்/வெப்பநிலை நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது.
– நிகழ்நேர உகப்பாக்கம் (RTO): ஆற்றல் வெளியீட்டை அதிகபட்சமாக்கவும், நீர்த்தேக்கத்தின் ஆயுளை நீட்டிக்கவும் பிரிப்பான் அமைவுப்புள்ளிகள், மறுசெலுத்தல் ஓட்டம் அல்லது கிணற்றுப் பரவலைச் சரிசெய்யவும்.
– மென் உணரி/மதிப்பீட்டாளர்: கிடைக்கப்பெறும் தரவுகளின் அடிப்படையில் நீராவியின் தரம் அல்லது படிவு உருவாகும் திறனை மதிப்பிடுகிறது.
மேம்பட்ட கட்டுப்பாடுகள் தரவின் தரத்தை பெரிதும் சார்ந்துள்ளன. எனவே, வடிவமைப்பானது சிறந்த தரவு சரிபார்ப்பு, வடிகட்டுதல் மற்றும் வரலாற்று உத்திகளை உள்ளடக்கியிருக்க வேண்டும்.
8. இணையப் பாதுகாப்பு மற்றும் OT தரவு ஒருமைப்பாடு
டிஜிட்டல்மயமாக்கல் செயல்திறனை அதிகரிக்கிறது, ஆனால் இணையவழி அபாயங்களுக்கும் வழிவகுக்கிறது. தானியங்கு கட்டுப்பாட்டு அமைப்பு வடிவமைப்புகளில் பின்வருவனவற்றை உள்ளடக்க வேண்டும்:
– பிணையப் பிரிப்பு (DCS, SIS, SCADA மற்றும் பெருநிறுவன தகவல் தொழில்நுட்ப மண்டலங்கள்)
– இலக்கு வைக்கப்பட்ட பயன்பாடுகளை வெள்ளைப் பட்டியலிடுதல் மற்றும் பிழைத்திருத்த மேலாண்மை
– OT நெட்வொர்க் போக்குவரத்து கண்காணிப்பு
– PLC/DCS உள்ளமைவுக்கான காப்பு மற்றும் மீட்புத் திட்டம்
– பங்கு அடிப்படையிலான அணுகல் கொள்கை
தொலைதூர வசதிகளில், கிணறு கண்காணிப்புக்கான தொலைநிலை இணைப்புகள் VPN, வலுவான அங்கீகாரம் மற்றும் தணிக்கைப் பதிவுகள் மூலம் பாதுகாக்கப்பட வேண்டும்.
9. வடிவமைப்பு நிலைகள்: கருத்தாக்கம் முதல் செயல்பாட்டுக்குக் கொண்டுவருதல் வரை
நடைமுறையில், புவிவெப்பக் கட்டுப்பாட்டு வடிவமைப்பு பொதுவாகப் பின்வரும் நிலைகளைக் கடந்து செல்கிறது:
1. செயல்முறை ஆய்வு மற்றும் P&ID: அளவீட்டுப் புள்ளிகள், வால்வுகள் மற்றும் கட்டுப்பாட்டுத் திட்டங்களைத் தீர்மானித்தல்.
2. கட்டுப்பாட்டுக் கோட்பாடு மற்றும் காரண காரியத் தொடர்பு: அமைப்பின் நடத்தை மற்றும் அதன் இடைப்பிணைப்புகளை விளக்குகிறது.
3. வன்பொருள் மற்றும் பிணையத் தேர்வு: DCS/PLC, உள்ளீடு/வெளியீடு, மிகைப்பணி அமைப்பு, தகவல் தொடர்பு நெறிமுறைகள்.
4. உருவகப்படுத்துதல் மற்றும் FAT (தொழிற்சாலை ஏற்புச் சோதனை): HMI-ஐ நிறுவுவதற்கு முன் அதன் தர்க்கம் மற்றும் காட்சியைச் சோதித்தல்.
5. SAT (தள ஏற்புச் சோதனை) மற்றும் செயல்பாட்டுக்குக் கொண்டுவருதல்: கருவி சரிபார்ப்பு, சுற்றுச் சோதனை, PID சரிசெய்தல், மற்றும் முறிவு/ESD சோதனை.
6. இயக்குபவர் பயிற்சி மற்றும் ஆவணப்படுத்தல்: சீரான மற்றும் பாதுகாப்பான செயல்பாட்டை உறுதி செய்தல்.
முடிவுரை
புவிவெப்ப ஆற்றலில் தானியங்கி கட்டுப்பாட்டு அமைப்பு வடிவமைப்பு என்பது செயல்முறைப் பொறியியல், கருவியமைப்பு, கட்டுப்பாட்டுக் கருவிகள், பாதுகாப்பு மற்றும் உகப்பாக்க உத்திகள் ஆகியவற்றின் ஒரு கலவையாகும். அரிக்கும் திரவங்கள், படிவுகள், ஆவியாகாத வாயுக்கள் மற்றும் கிணற்று உற்பத்தியின் மாறுபாடு போன்ற பொதுவான புவிவெப்ப சவால்களுக்கு, வலுவான, கூடுதல் அமைப்புடைய மற்றும் எளிதில் பராமரிக்கக்கூடிய ஒரு கட்டுப்பாட்டுக் கட்டமைப்பு அவசியமாகிறது. ஒரு சிறந்த வடிவமைப்பின் மூலம், புவிவெப்ப ஆலைகள் மிகவும் நிலையாகவும், திறமையாகவும், பாதுகாப்பாகவும் செயல்பட முடியும். அதே நேரத்தில், தூய்மையான மற்றும் நீடித்த ஒரு அமைப்புக்கான ஆற்றல் மாற்றத்திற்கும் அவை துணைபுரிகின்றன.
நீங்கள் விரும்பினால், இந்தக் கட்டுரையை மேலும் தொழில்நுட்பம் சார்ந்ததாக நான் மாற்றியமைக்க முடியும் (உதாரணமாக, ஒரு PID லூப் உதாரணம், ஒரு DCS-PLC-SIS கட்டமைப்பு வரைபடம், அல்லது ஃபிளாஷ் மற்றும் பைனரி ஜெனரேட்டர் ஒப்பீட்டு ஆய்வு ஆகியவற்றைச் சேர்க்கலாம்) அல்லது பொது வாசகர்களுக்காக மிகவும் பிரபலமான ஒரு பதிப்பை உருவாக்க முடியும்.