Автоматизация котельных и теплоснабжения

Общая структура

Автоматизация котельных выстраивается по двухуровневой схеме управления. К нижнему (полевому) уровню относятся приборы локальной автоматики на базе программируемых микроконтроллеров, реализующие техническую защиту и блокировку, регулировку и изменение параметров, первичные преобразователи физических величин. Сюда же причисляют и оборудование, предназначенное для преобразования, кодирования и передачи информационных данных.

Верхний уровень может быть представлен в виде графического терминала встроенного в шкаф управления или автоматизированного рабочего места оператора на базе персонального компьютера. Здесь отображается вся информация, поступающая от микроконтроллеров нижнего уровня и датчиков системы, и производится ввод оперативных команд, регулировок и уставок. Кроме диспетчеризации процесса решаются задачи оптимизации режимов, диагностики технического состояния, анализа экономических показателей, архивирования и хранения данных. При необходимости информация передается в общую систему управления предприятием (MRP/ERP) или населенным пунктом.

Автоматика безопасности котлов и регулирования

Комплект автоматики АБУ-1 учебного жаротрубного котла типа “Турботерм”

Шкаф управления работой насосов

Сенсорная панель индикации параметров работы жаротрубного котла типа “Турботерм”

Шкаф частотного регулирования сетевых насосов котельной

Щит управления и аварийных блокировок жаротрубного котла типа “Турботерм”

“Легкомысленные люди даже в туалетах подолгу не задерживаются.” Геннадий Малкин

Подписавшись на Комплект Учебно-методических материалов для Оператора котельной, А в дальнейшем будете получать от меня как бесплатные, так и платные информационные материалы.

ТЗ ПО ТЕМЕ «АВТОМАТИКА БЕЗОПАСНОСТИ КОТЛОВ И РЕГУЛИРОВАНИЯ»

Тест “Автоматика безопасности котлов и регулирования” для проверки знаний операторов газовой котельной. Главным элементом схемы автоматики безопасности котлов является клапан отсекатель газовый. Срочно проверь свою профессиональную компетентность и востребованность на рынке рабочей силы!

ВОПРОСЫ ТЕСТА ПО ОЦЕНКЕ ЗНАНИЙ

1. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Клапан отсекатель газовый в схеме автоматики безопасности водогрейного котла служит для:

а) регулирования давления газа, поступающего на котел;

б) регулирования расхода газа, поступающего на котел;

в) автоматического прекращения подачи газа на котел при превышении любого параметра, задействованного в схеме автоматики безопасности котла.

2. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Задержка срабатывания клапана отсекателя газового в схеме автоматики безопасности по понижению давления воздуха перед горелкой:

а) допускается и это должно быть отражено в Производственной инструкции; б) не допускается.

3. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Общие датчики в схемах автоматики безопасности и автоматики регулирования следующие:

а) только датчик по температуре воды после котла; б) датчик по температуре воды после котла и датчики по давлению газа и воздуха перед горелкой; в) общих датчиков для схем автоматики безопасности и автоматики регулирования котла нет.

4. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Технический манометр измеряет давление:

а) атмосферное; б) избыточное; в) абсолютное; г) вакуумметрическое.

5. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Поверка исправности манометра производится:

а) каждую смену, постановкой манометра на нуль, оператором котельной; б) один раз в полгода службой КИПиА; в) один раз в год Госповерителем.

Жидкостные манометры

6. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Точность измерения давления жидкостным манометром выше у: ( Р — измеряемое давление; h — разность уровней жидкости;h₁— изменение уровня жидкости в трубке; h₂ — изменение уровня жидкости в сосуде).

а) U- образного манометра; б) чашечного; в) микроманометра.

7. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Задержка срабатывания клапана отсекате газового в схеме автоматики безопасности по погашению факела горелки:

а) допускается и это должно быть отражено в Производственной инструкции; б) не допускается.

8. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Работа водогрейного газового котла с неисправной системой автоматического регулирования:

а) не допускается; б) допускается.

9. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. При данном положении трехходового крана манометра выполняется:

Котловой манометр с трехходовым краном

а) продувка сифонной трубки; б) проверка рабочего манометра по контрольному манометру; в) измерение рабочего давления; г) проверка манометра установкой на нуль; д) накапливание конденсата в сифонной трубке (если производится измерение параметров пара).

ВОПРОСЫ ТЕСТА ПО ОЦЕНКЕ УМЕНИЙ И НАВЫКОВ

10. Дополните. Автоматическое регулирование водогрейных котлов включает:

Дорогой, друг! Ответы на данный тест ты найдешь в Комплекте тестовых заданий для оператора котельной или в Учебном пособии «Оператора котельной». Эти информационные материалы платные. Желательно их иметь в своей личной библиотечке. Вопросы и рекомендации можно оставить на странице сайта Контакты. До связи!

Задачи и цели

Современные системы автоматизации котельных способны гарантировать безаварийную и эффективную эксплуатацию оборудования без непосредственного вмешательства оператора. Функции человека сводятся к онлайн-мониторингу работоспособности и параметров всего комплекса устройств. Автоматизация котельных решает следующие задачи:

• Автоматический запуск и останов котлоагрегатов.
• Регулирование мощности котлов (управление каскадом) согласно заданным первичным настройкам.
• Управление подпитывающими насосами, осуществление контроля уровней теплоносителя в рабочем и потребительском контурах.
• Аварийный останов и включение сигнализирующих устройств, в случае выхода рабочих значений системы за установленные пределы.

Подсистемы и функции

Любая схема автоматизации котельной включает в себя подсистемы контроля, регулирования и защиты. Регулирование осуществляется путем поддержания оптимального режима горения заданием разряжения в топке, расхода первичного воздуха и параметров теплоносителя (температуры, давления, расхода). Подсистема контроля выводит фактические данные о функционировании оборудования на человеко-машинный интерфейс. Приборы защиты гарантируют предотвращение аварийных ситуаций при нарушении нормальных условий эксплуатации, подачу светового, звукового сигнала или останов котлоагрегатов с фиксацией причины (на графическом табло, мнемосхеме, щите).

Автоматизированная блочно-модульная газовая котельная

Параметры проекта

Тепловая мощность проектируемой котельной 5,7 МВт. Система теплоснабжения одноконтурная, закрытая. Основное топливо – природный газ, резервное–дизельное топливо. Установленный объем потребления природного газа: 2,955 млн. м3/год, 0,759 тыс. м3/час.

Описание проекта

Технико-экономическое обоснование: Блочно-модульная газовая котельная с учетом смены жидкого топлива (мазут) на более дешевое газообразное топливо (природный газ) с наименьшими затратами содержания новой котельной.Состав проекта: 1.Водогрейные котлы суммарной тепловой тепловой мощностью 5 МВт. Применение 3-х импортных автоматизированных жаротрубных водогрейных котлов с температурой нагрева воды не выше 338 К (1150 С) и КПД более 90%, имеющих возможность работы в автономном режиме.

2.Газогорелочные устройства. Применение 3-х импортных автоматизированных комбинированных (газо-дизельных) горелочных устройств, обеспечивающих безопасную работу, исключающую вмешательство человека, с минимально допустимыми выбросами загрязняющих веществ в окружающую среду.

3.Система автоматики безопасности котлоагрегата в соответствии с требованиями «Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов с давлением пара не более 0,07 Мпа (0,7 кгс/см2) водогрейных котлов и водоподогревателей с температурой нагрева воды не выше 338 К (1150 С)

4.Насосное оборудование котельной с системой автоматического резервирования. Применение импортных насосных агрегатов со сниженным энергопотреблением и автоматической защитой основных параметров работы.

5.Система автоматики регулирования мощности котельной. Применение погодозависимой автоматики регулирования мощности котельной, имеющей возможность работы котельной по одному из четырех нормативных температурных графиков отпуска тепла.

6. Система подпиточной и докотловой обработки воды. Применение импортных автоматизированных систем химической очистки воды, работающих по принципу Na-катионирования. Применение импортных автоматизированных систем химической очистки воды от соединений железа определяется по результатам исходной воды. Применение импортных автоматизированных систем комплексного дозирования реагента для корректировки качества теплоносителя.

7. Система учета расхода теплоносителей – применение коммерческих узлов учета газа с телеметрией холодной воды, тепловой энергии и расхода горячей воды.

8. Система газоснабжения котельной – применение блочных газорегуляторных пунктов в соответствии с «Правилами безопасности систем газораспределения и газопотребления» определяется на основании проекта реконструкции котельной.

9. Система электроснабжения котельной – применение шкафных вводных распределительных устройств силового оборудования определяется на основании проекта реконструкции котельной.

Системы автоматизации Комплект средств управления Режим Комплект средств управления- исполнение Режим-1-01

Исполнение «Режим-1-01» предназначено для автоматизации работы газовых горелок с 2-х ступенчатым и плавным регулированием оснащенных запальной горелкой мощностью не более 70 кВт, установленных на водогрейных котлах мощностью от 0,3 до 3,15 МВт и температурой нагрева воды не более 115°С.

Для заказа комплекта КСУ «Режим-1» взамен существующего блока необходим только заводской номер и год выпуска. Если блок управления «старше» 2002 года необходимо предоставить информацию о типе горелки и марки котла. Блок по присоединительным характеристикам (разъемам) полностью идентичен ранее выпускавшимся блокам.  

Основные характеристики:

• Автоматическое регулирование давления температуры воды на выходе из котла, закон регулирования двухпозиционный или импульсный.
• Стабилизация разрежения котла, закон регулирования двухпозиционный или импульсный.

Блокировка пуска котла:

• -при прекращении подачи электроэнергии;
• -при недостатке воздуха для горения;
• -при давлении газа за основным запорным органом на 30 % ниже или выше номинального значения;
• -при нарушении герметичности клапанов горелки;
• -при неполадках устройств продувки и отвода продуктов сгорания (отключении дымососа, вентилятора);
• -при отсутствии необходимого разрежения;
• -при повышении или понижении расхода воды в котле выше или ниже допустимого значения;
• -при повышении температуры на выходе из котла.
• Блокировка подачи газа на основную горелку при отсутствии пламени запальной горелки.
• Защитное выключение горелки котла, если при ее розжиге не произойдет воспламенение топлива в течение времени не более 3 с

Защитное отключение горелки котла в рабочем состоянии в следующих случаях:

• -при погасании контролируемого пламени; -при прекращении подачи электроэнергии;
• -при давлении газа за основным запорным органом более чем на 30 % ниже или выше номинального значения;
• -при недостатке воздуха для горения;
• -при неполадках устройств продувки и отвода продуктов сгорания (отключении дымососа, вентилятора);
• -при отсутствии необходимого разрежения;
• -при повышении температуры на выходе из котла;
• -при повышении или понижении расхода воды через котле выше или ниже допустимого значения.

Устройство горелок для исполнения «Режим-1-01»

1- Первый клапан

2- Нормально открытый клапан безопасности

3- Второй клапан

4- Клапан запальника

5- Привод газовой и воздушной заслонок

6- Воздушный вентилятор

7- Воздушная заслонка

8- Трансформатор зажигания

9- Газовая заслонка

Примечание: Вентилятор дымососа условно не показан

Схема внешних подключений КСУ Режим-1-01 (нажмите для просмотра в полном размере)

01.12.2019

Вернуться назад

Объект автоматизации

Котельное оборудование как объект регулирования является сложной динамической системой со множеством взаимосвязанных входных и выходных параметров. Автоматизация котельных осложняется тем, что в паровых агрегатах очень велики скорости протекания технологических процессов. К основным регулируемым величинам относят:

• расход и давление теплоносителя (воды или пара);
• разряжение в топке;
• уровень в питательном резервуаре;
• в последние годы повышенные экологические требования предъявляются к качеству приготавливаемой топливной смеси и, как следствие, к температуре и составу продуктов дымоудаления.

Автоматизация котельного оборудования

Современный рынок широко представлен как отдельными приборами и устройствами, так и комплектами автоматики отечественного и импортного производства для паровых и водогрейных котлов. К средствам автоматизации относят:

• оборудование управления розжигом и наличия пламени, запускающее и контролирующее процесс горения топлива в топочной камере котлоагрегата;
• специализированные сенсоры (тягонапоромеры, датчики температуры, давления, газоанализаторы и т. д.);
• исполнительные устройства (электромагнитные клапаны, реле, сервоприводы, частотные преобразователи);
• панели управления котлами и общекотельным оборудованием (пульты, сенсорные мнемосхемы);
• шкафы коммутации, линии связи и энергообеспечения.

При выборе технических средств управления и контроля наиболее пристальное внимание следует уделить автоматике безопасности, исключающей возникновение нештатных и аварийных ситуаций

Автоматизированная котельная

Автоматизированные котельные должны работать непрерывно без дежурного персонала с плавным изменением подачи газа к горелкам котла, что сигнализируется горением лампочки его на щитке.

Близко расположенные автоматизированные котельные объединяются в кусты по 5 — 20 котельных. Каждый куст обслуживается диспетчерским пунктом, расположенным в одной из котельных данного куста или в обособленном помещении. Сигнальная система автоматики — электрическая. Сигнал о неисправности поступает по проводам на пульт, находящийся в помещении диспетчерского пункта.

Каждая автоматизированная котельная должна быть обеспечена телефонной связью с кустовым диспетчерским пунктом, для чего может быть использован канал, по которому автоматически передается аварийная информация.

В автоматизированных котельных отопительная система пополняется водой вручную. При этом дополнительно контролируется работа котельной. Если систему длительное время не пополнять водой, то автоматика выключает котлы при понижении уровня ниже допустимого.

Пуск автоматизированной котельной необходимо начинать с проверки документации на произведенные работы, в том числе и скрытые, и наладки горения газа с помощью пропорционирующих клапанов воздуха при выключенном главном клапане.

Обслуживание автоматизированных котельных осуществляется дежурным персоналом диспетчерского пункта, являющимся ответственным за все оборудование котельной и экономичность ее работы.

В полностью автоматизированных котельных , работающих без постоянного обслуживающего персонала, сигнал неисправности выносится на диспетчерский пункт.

Практика работы автоматизированных котельных с управлением от центрального диспетчерского пункта показала, что персонал его должен в совершенстве знать системы автоматических устройств котельных, контролируемых этим пунктом, правила останова и розжига автоматизированных котлов.

До ввода автоматизированной котельной в эксплуатацию организация — владелец котельной — должна представить справку о выполнении всех требований к котельным, указанных в гл.

В условиях диспетчерского обслуживания автоматизированных котельных блочный принцип построения схемы автоматики имеет определенные преимущества. В случае выхода из строя какого-либо из блоков он может быть быстро и легко заменен исправным.

Для обеспечения безаварийной работы автоматизированных котельных необходимо их профилактическое обслуживание. Работы по профилактическому обслуживанию проводятся в соответствии с инструкциями и графиками, регламентирующими характер, объем и периодичность выполняемых работ. Инструкции по эксплуатации автоматизированных котельных должны составляться таким образом, чтобы путем правильно организованной профилактики практически исключать возможность аварий.

Основное назначение профилактического осмотра автоматизированной котельной заключается в выявлении и устранении неявных отказов в автоматике безопасности.

На газопроводе, питающем автоматизированную котельную , должен быть установлен фильтр очистки газа от механических загрязнений.

Для регулирования и оптимизации функционирования котловых агрегатов технические средства стали применяться еще на начальных этапах автоматизации промышленности и производства. Сегодняшний уровень развития этого направления позволяет значительно повысить рентабельность и надежность котельного оборудования, обеспечить безопасность и интеллектуализацию труда обслуживающего персонала.

Коммуникационные протоколы

Автоматизация котельных установок на базе микроконтроллеров сводит к минимуму использование в функциональной схеме релейных коммутаций и контрольных электролиний. Для связи верхнего и нижнего уровней АСУ, передачи информации между датчиками и контроллерами, для трансляции команд на исполнительные устройства используют промышленную сеть с определенным интерфейсом и протоколом передачи данных. Наибольшее распространение получили стандарты Modbus и Profibus. Они совместимы с основной массой оборудования, используемого для автоматизации объектов теплоснабжения. Отличаются высокими показателями достоверности передачи информации, простыми и понятными принципами функционирования.