Автоматизация на котелни инсталации: описание, устройство и схема

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

За регулиране и оптимизиране на функционирането на котелните агрегати започнаха да се използват технически средства още в началните етапи на автоматизация на индустрията и производството. Настоящото ниво на развитие в тази област може значително да повиши рентабилността и надеждността на котелното оборудване, да гарантира безопасността и интелектуализацията на работата на персонала по поддръжката.

Цели и цели

Модерните системи за автоматизация на котелното са в състояние да гарантират безпроблемна и ефективна работа на оборудването без директна намеса на оператора. Човешките функции се свеждат до онлайн наблюдение на работата и параметрите на целия комплекс от устройства. Автоматизацията на котелни решава следните задачи:

• Автоматично стартиране и спиране на котлите.
• Регулиране на мощността на котела (каскадно управление) според зададените първични настройки.
• Управление на захранващите помпи, контрол на ниватаохлаждаща течност в работните и консуматорските вериги.
• Аварийно спиране и активиране на сигнални устройства, в случай че работните стойности на системата надхвърлят установените граници.

Обект за автоматизация

Котелното оборудване като обект на регулиране е сложна динамична система с множество взаимосвързани входни и изходни параметри. Автоматизацията на котелните се усложнява от факта, че скоростта на технологичните процеси в парните агрегати е много висока. Основните регулируеми стойности включват:

• дебит и налягане на охлаждащата течност (вода или пара);
• изхвърляне в пещта;
• ниво на захранващия резервоар;
• През последните години бяха наложени повишени екологични изисквания към качеството на приготвената горивна смес и в резултат на това към температурата и състава на димните отработени продукти.

Нива на автоматизация

Степента на автоматизация се задава при проектиране на котелно помещение или при основен ремонт/подмяна на оборудване. Може да варира от ръчно управление според показанията на инструментите до напълно автоматично управление според зависими от времето алгоритми. Нивото на автоматизация се определя преди всичко от предназначението, капацитета и функционалните характеристики на работата на оборудването.

Съвременната автоматизация на котелното предполага интегриран подход - подсистемите за наблюдение и регулиране на отделни технологични процеси са обединени в единна мрежа с функционалнигрупов контрол.

Обща структура

Автоматизацията на котелни е изградена по двустепенна схема за управление. Долното (полево) ниво включва локални устройства за автоматизация на базата на програмируеми микроконтролери, които осъществяват техническа защита и блокиране, настройка и промяна на параметри, първични преобразуватели на физически величини. Това също включва оборудване, предназначено за конвертиране, кодиране и предаване на информационни данни.

Горното ниво може да бъде представено като графичен терминал, вграден в контролния шкаф или като работна станция на оператора, базирана на персонален компютър. Той показва цялата информация, идваща от по-ниските микроконтролери и сензори на системата, и въвежда оперативни команди, настройки и настройки. В допълнение към диспечирането на процесите се решават и задачите за оптимизиране на режимите, диагностика на техническото състояние, анализ на икономически показатели, архивиране и съхранение на данни. Ако е необходимо, информацията се прехвърля към общата система за управление на предприятието (MRP / ERP) или населеното място.

Автоматизация на котелно оборудване

Съвременният пазар е широко представен както от отделни инструменти и устройства, така и от местни и чуждестранни комплекти за автоматизация за парни и водогрейни котли. Инструментите за автоматизация включват:

• оборудване за запалване и контрол на пламъка, стартиране иконтролиране на процеса на изгаряне на горивото в горивната камера на котелния блок;
• специализирани сензори (манометри за тяга и налягане, сензори за температура и налягане, газови анализатори и др.);
• задвижващи механизми (соленоидни клапани, релета, серво задвижвания, честотни преобразуватели);
• контролни панели за котли и общо котелно оборудване (панели, сензорни екрани);
• коммутационни шкафове, комуникационни линии и захранване.

При избора на технически средства за контрол и наблюдение най-голямо внимание трябва да се обърне на автоматиката за безопасност, която изключва възникването на аварийни и аварийни ситуации.

Подсистеми и функции

Всяка схема за автоматизация на котелното помещение включва подсистеми за управление, регулиране и защита. Регулирането се осъществява чрез поддържане на оптимален режим на горене чрез настройка на вакуума в пещта, дебита на първичния въздух и параметрите на охлаждащата течност (температура, налягане, дебит). Подсистемата за управление извежда действителните данни за работата на оборудването към интерфейса човек-машина. Защитните устройства гарантират предотвратяване на аварийни ситуации при нарушаване на нормалните условия на работа, подаване на светлинен, звуков сигнал или изключване на котелни агрегати с фиксиране на причината (на графичен дисплей, мнемонична диаграма, щит).

Комуникационни протоколи

Автоматизацията на котелни инсталации на базата на микроконтролери минимизира използването във функционалнитесхема на релейни комутационни и управляващи електропроводи. За свързване на горните и долните нива на автоматизираната система за управление, предаване на информация между сензори и контролери, за превеждане на команди към задвижващи механизми се използва индустриална мрежа със специфичен интерфейс и протокол за пренос на данни. Най-широко използваните стандарти са Modbus и Profibus. Те са съвместими с по-голямата част от оборудването, използвано за автоматизиране на отоплителни съоръжения. Те се отличават с високи нива на надеждност на преноса на информация, прости и разбираеми принципи на работа.

Икономия на енергия и социални ефекти от автоматизацията

Автоматизацията на котелните напълно елиминира възможността от аварии с разрушаване на капитални сгради, смърт на обслужващ персонал. ACS е в състояние да осигури нормалното функциониране на оборудването денонощно, минимизирайки влиянието на човешкия фактор.

В светлината на непрекъснатото покачване на цените на горивните ресурси, енергоспестяващият ефект от автоматизацията не е на последно място. Спестяването на природен газ, достигащо до 25% на отоплителен сезон, се осигурява от:

• оптимално съотношение "газ/въздух" в горивната смес при всички режими на работа на котелното помещение, корекция по нивото на кислородно съдържание в продуктите на горенето;
• възможността за персонализиране не само на котли, но и на газови горелки;
• регулиране не само на температурата и налягането на охлаждащата течност на входа и изхода на котлите, но и като се вземат предвид параметрите на околната среда(компенсирана от времето технология).

В допълнение, автоматизацията ви позволява да внедрите енергийно ефективен алгоритъм за отопление на нежилищни помещения или сгради, които не се използват през почивните дни и празниците.