أتمتة العمل وحماية غلايات التدفئة بالبخار

المشاكل العامة لأتمتة الغلايات

تعد مشكلة الأتمتة واحدة من أكثر مشاكل الحضارة الحديثة إلحاحًا ، وفي نفس الوقت واحدة من أقدم المشاكل التي تلقت حلولًا عملية. الأقواس والفخاخ للصيادين القدماء هي أمثلة على الأجهزة الآلية التي تطلق النار عندما يحتاجون إلى ذلك.
تم إطلاق جميع أنواع المظاهرات في المعابد المصرية القديمة دون مشاركة بشرية ، ولكن فقط عندما ظهر الموقف المناسب. إن الإدخال الهائل للأتمتة في الحياة اليومية الحديثة للناس يؤكد فقط أهمية هذه المشكلة في عصرنا. هذا ملحوظ بشكل خاص في أنشطة الإنتاج البشري. النمو المستمر لسعة الوحدة للوحدات ، تتطلب الزيادة في إنتاجيتها اتخاذ قرارات أسرع وأكثر صحة.

يتزايد باستمرار عدد هذه القرارات لكل وحدة زمنية ، وتتزايد أيضًا المسؤولية عن صحتها. لم تعد القدرات النفسية الفسيولوجية للشخص تسمح له بالتعامل مع معالجة التدفق المتزايد للمعلومات.

يتم إنقاذ أحدث تقنيات الكمبيوتر والأساليب الفعالة لنظرية التحكم. تتطلب العمليات التكنولوجية وهندسة الحرارة الأكثر تعقيدًا زيادة في سرعة الوسائل التقنية للأتمتة. في الوقت نفسه ، تتزايد تكلفة الفشل ، وتتزايد متطلبات موثوقية المعدات واستمراريتها. يرتبط التقدم في مجال أدوات الأتمتة ارتباطًا وثيقًا بالتغييرات في قاعدة عنصر تكنولوجيا الكمبيوتر. الآن تم تصميم جميع الأجهزة تقريبًا على أساس المعالجات الدقيقة.

يتيح ذلك معالجة خوارزميات أكثر تعقيدًا ، وزيادة دقة قياس المعلمات التكنولوجية ، وتحميل الأجهزة الفردية بوظائف لم تكن متأصلة فيها في السابق. والأهم من ذلك ، تبادل المعلومات مع بعضنا البعض ، والعمل كنظام تحكم موحد.

ما هي غلاية البخار؟

غلاية البخار هي وحدة لتوليد البخار. في هذه الحالة ، يمكن للجهاز إعطاء نوعين من البخار: مشبع ومسخن. تبلغ درجة حرارة البخار المشبع 100 درجة مئوية وضغطه 100 كيلو باسكال. يتميز البخار المحمص بدرجة حرارة عالية (تصل إلى 500 درجة مئوية) وضغط مرتفع (أكثر من 26 ميجا باسكال).

ملحوظة: يستخدم البخار المشبع في تدفئة المنازل الخاصة ، بينما يستخدم البخار شديد السخونة في الصناعة والطاقة. إنه ينقل الحرارة بشكل أفضل ، وبالتالي ، فإن استخدام البخار المحمص يزيد من كفاءة التركيب.

أين تستخدم الغلايات البخارية:

1. في نظام التدفئة ، البخار هو ناقل للطاقة.
2. في هندسة الطاقة ، تُستخدم المحركات البخارية الصناعية (مولدات البخار) لتوليد الكهرباء.
3. في الصناعة ، يمكن استخدام البخار المحمص لتحويله إلى حركة ميكانيكية وتحريك المركبات.

أدوات التشغيل الآلي لغرف الغلايات

معدات الأتمتة:

• مجسات معلمات العملية ؛
• المشغلات التي تحرك الهيئات التنظيمية من خلال الأوامر في الاتجاه الصحيح ؛
• معدات التحكم التي تعالج المعلومات من أجهزة الاستشعار وفقًا للخوارزميات والبرامج المضمنة فيها وتولد أوامر للمشغلات ؛
• أجهزة لاختيار أوضاع التحكم وللتحكم عن بعد في المحركات ؛
• وسائل عرض وتقديم المعلومات لموظفي العمليات ؛
• أجهزة لتوثيق وأرشفة المعلومات التكنولوجية ؛
• وسائل العرض الجماعي للمعلومات.

لقد مرت كل هذه التكنولوجيا بتغييرات ثورية في النصف الثاني من القرن الماضي ، ليس أقلها بفضل إنجازات العلوم السوفيتية. لذلك ، على سبيل المثال ، أدوات القياس ، التي تستخدم على نطاق واسع لقياس الضغط والتدفق والسرعة ومستوى السوائل والغازات ، وكذلك لقياس القوة والكتلة ، قد غيرت المبدأ الفيزيائي للعنصر الحساس.

بدلاً من الغشاء الذي ينحني تحت تأثير القوة ويحرك قضيب محول الطاقة الكهروميكانيكي ، بدأوا في استخدام طريقة قياس الإجهاد. جوهرها هو أن بعض المواد تغير معلماتها الكهربائية تحت تأثير ميكانيكي. تلتقط دائرة قياس حساسة هذه التغييرات ، ويترجمها جهاز حوسبي مدمج في الجهاز إلى قيمة معلمة تكنولوجية.

أصبحت الأجهزة أكثر إحكاما وأكثر موثوقية وأكثر دقة. وأكثر تقدما من الناحية التكنولوجية في الإنتاج. لا تقبل المشغلات الحديثة أوامر "التشغيل" و "الإيقاف" فقط ، كما كانت لسنوات عديدة. يمكنهم تلقي الأوامر في رمز رقمي ، وفك تشفيرها بشكل مستقل ، وتنفيذها والإبلاغ عن أفعالهم وحالتهم. انتقلت تكنولوجيا التحكم من منظمات المصباح ودوائر اتصال الترحيل إلى وحدات التحكم في التنظيم والمنطقية والعرضية القائمة على المعالجات الدقيقة.

تم إجراء اختبارات أول وحدة تحكم تنظيمية تعتمد على المعالجات الدقيقة السوفيتية طورتها شركة NIITeplopribor في يناير 1980 في TPP التعليمي لمعهد هندسة الطاقة في موسكو. يعمل حزب الشعب الجمهوري كجزء من Mosenergo. وفقًا للمقاطع الأولى من الكلمات الثلاث للاسم ، تم تسمية المنتج "Remikont". بعد خمس سنوات ، تم إجراء المزيد من الاختبارات الصناعية واسعة النطاق لـ Remikonts في ثلاث منشآت صناعية قوية. ومنذ تلك اللحظة ، تم وضع وحدات تحكم المعالجات الدقيقة فقط في APCS الجديدة في جميع أنحاء البلاد وفي المشاريع الأجنبية.

في الخارج ، بدأ استخدام وحدات التحكم هذه في أنظمة التشغيل الآلي للعديد من الكائنات قبل ذلك بقليل. وحدة التحكم في المعالجات الدقيقة هي جهاز كمبيوتر مصمم خصيصًا للتحكم في كائن تكنولوجي وموجود في المنطقة المجاورة له مباشرة.

تتكون وحدة التحكم من الكتل والأجهزة التالية:

• مزود الطاقة؛
• آلة حاسبة؛
• وحدة الإدخال للإشارات التناظرية ذات التصنيفات المختلفة مع عزل كلفاني ؛
• جهاز الإدخال للإشارات المنفصلة النشطة (على شكل جهد كهربائي) والسلبية (على شكل اتصال جاف) ؛
• وحدة الإخراج للإشارات التناظرية ذات التصنيفات المختلفة مع عزل كلفاني ؛
• جهاز الإخراج للإشارات المنفصلة النشطة والسلبية ؛
• جهاز واجهة لتوصيل وحدة التحكم بمجال معلومات النظام.

بروتوكولات الاتصال

تعمل أتمتة مصانع الغلايات على أساس متحكمات دقيقة على تقليل استخدام تبديل الترحيل وخطوط الطاقة للتحكم في الدائرة الوظيفية. يتم استخدام شبكة صناعية ذات واجهة محددة وبروتوكول نقل البيانات لتوصيل المستويات العليا والسفلى من ACS ، ونقل المعلومات بين أجهزة الاستشعار وأجهزة التحكم ، ونقل الأوامر إلى الأجهزة التنفيذية. المعايير الأكثر استخدامًا هي Modbus و Profibus. إنها متوافقة مع الجزء الأكبر من المعدات المستخدمة لأتمتة مرافق الإمداد الحراري. تتميز بمؤشرات عالية لموثوقية نقل المعلومات ومبادئ تشغيل بسيطة ومفهومة.

محطات حرارية آلية

في عام 1992 ، قررت المنظمة التي تدير قطاع الطاقة البلدية في موسكو - MOSTEPLOENERGO - تقديم نظام APCS الحديث في أحد مبانيها الجديدة. تم اختيار محطة التدفئة الإقليمية RTS "PENYAGINO". تم بناء المرحلة الأولى من المحطة كجزء من أربع غلايات من نوع KVGM-100.في هذا الوقت ، أدى تطوير Remikonts إلى ظهور مجمع البرامج والأجهزة PTK KVINT. بالإضافة إلى Remikonts نفسها ، تضمن المجمع محطة مشغل تعتمد على كمبيوتر شخصي مزود ببرنامج كامل ، وحزمة برامج لجهاز كمبيوتر- بمساعدة نظام التصميم CAD.

وظائف APCS للمحطة الحرارية اللوائية:

• بدء تشغيل أوتوماتيكي بالكامل للغلاية من الحالة الباردة قبل الدخول في وضع التشغيل بالنقر فوق الزر "START" على شاشة العرض ؛
• الحفاظ على درجة حرارة الماء الخارج وفقًا لجدول درجة الحرارة ؛
• التحكم في استهلاك مياه التغذية مع مراعاة المكياج ؛
• الحماية التكنولوجية مع قطع الوقود ؛
• التحكم في جميع معلمات الهندسة الحرارية وعرضها على المشغل على شاشة الكمبيوتر الشخصي ؛
• مراقبة حالة الوحدات والآليات - "قيد التشغيل" أو "إيقاف التشغيل" ؛
• التحكم عن بعد في المشغلات من شاشة العرض واختيار أوضاع التحكم - يدوي أو عن بُعد أو تلقائي ؛
• إبلاغ المشغل بالمخالفات في تشغيل وحدات التحكم ؛
• التواصل مع مرسل المنطقة عبر قناة المعلومات الرقمية.

تم ترتيب الجزء الفني من النظام في أربع خزانات - واحدة لكل غلاية. تحتوي كل خزانة على أربع وحدات تحكم ذات إطار معياري.

يتم توزيع المهام بين وحدات التحكم على النحو التالي:

تحكم # 1 إجراء جميع عمليات بدء تشغيل الغلاية. وفقًا لخوارزمية بدء التشغيل التي اقترحتها Teploenergoremont:

• تقوم وحدة التحكم بتشغيل عادم الدخان وتهوية صندوق الاحتراق والمداخن ؛
• يقوم بتشغيل مروحة تزويد الهواء ؛
• يشمل مضخات إمداد المياه ؛
• يربط الغاز للاشتعال لكل موقد ؛
• عن طريق التحكم في اللهب يفتح الغاز الرئيسي للشعلات.

تحكم # 2 صنع في نسخة مكررة. إذا لم يكن هناك عطل تقني فظيع أثناء بدء تشغيل الغلاية ، حيث يمكنك إيقاف البرنامج والبدء من جديد ، فإن وحدة التحكم الثانية تحافظ على الوضع الرئيسي لفترة طويلة.

لديها مسؤولية خاصة خلال موسم البرد. أثناء التشخيص الأوتوماتيكي لحالة غير طبيعية في غرفة الغلاية ، يتم التبديل التلقائي من وحدة التحكم الرئيسية إلى وحدة التحكم الاحتياطية. يتم تنظيم الحماية التكنولوجية على نفس جهاز التحكم. تحكم رقم 3 مصممة لوظائف أقل أهمية. إذا فشلت ، يمكنك الاتصال بمصلح والانتظار لبعض الوقت. نموذج المرجل مبرمج على نفس وحدة التحكم.

بمساعدتها ، يتم إجراء فحص مسبق لأداء برنامج التحكم بالكامل. كما أنها تستخدم لتدريب العاملين في العمليات. تم تنفيذ العمل على إنشاء ACS الرئيسي لـ RTS PENYAGINO في موسكو ، KOSINO-ZHULEBINO ، BUTOVO ، ZELENOGRAD بواسطة فريق من MOSPROMPROEKT (أعمال التصميم) ، TEPLOENERGOREMONT (خوارزميات التحكم) ، جزء NIITeplopribor المركزي (النظام الدقيق) .

الأنظمة الفرعية والوظائف

يتضمن أي مخطط لأتمتة غرفة الغلايات أنظمة فرعية للتحكم والتنظيم والحماية. يتم إجراء التنظيم من خلال الحفاظ على وضع الاحتراق الأمثل عن طريق ضبط الفراغ في الفرن ، ومعدل تدفق الهواء الأساسي ومعلمات سائل التبريد (درجة الحرارة ، والضغط ، ومعدل التدفق). يقوم النظام الفرعي للتحكم بإخراج البيانات الفعلية عن تشغيل الجهاز إلى واجهة الإنسان والآلة. تضمن أجهزة الحماية الوقاية من حالات الطوارئ في حالة انتهاك ظروف التشغيل العادية ، أو توفير ضوء أو إشارة صوتية أو إيقاف تشغيل وحدات الغلاية مع تثبيت السبب (على شاشة بيانية ، مخطط ذاكري ، لوحة) .

4.1 المبادئ الأساسية لأتمتة الغلايات

لا يمكن إجراء التشغيل الموثوق والاقتصادي والآمن لمنزل المرجل مع الحد الأدنى من موظفي الصيانة إلا في وجود التحكم الحراري والتنظيم والتحكم الآلي في العمليات التكنولوجية والإشارات وحماية المعدات [8].

يتم اتخاذ القرارات الرئيسية المتعلقة بأتمتة بيوت الغلايات في عملية تطوير مخططات الأتمتة (المخططات الوظيفية).تم تطوير مخططات الأتمتة بعد تصميم مخططات الهندسة الحرارية واتخاذ القرار بشأن اختيار المعدات الرئيسية والمساعدة لغرفة المرجل ، واتصالات الميكنة وهندسة الحرارة. تشتمل المعدات الرئيسية على وحدة مرجل ، وشفاطات دخان ومراوح ، وتشمل المعدات المساعدة وحدة ضخ ونزع تهوية ، ومحطة معالجة كيميائية للمياه ، ووحدة تدفئة ، ومحطة ضخ مكثفات ، ومحطة توزيع غاز ، وزيت وقود (فحم) مستودع وإمدادات الوقود.

يتم أخذ نطاق الأتمتة وفقًا لـ SNiP II-35-76 (القسم 15 - "الأتمتة") ومتطلبات الشركات المصنعة للمعدات الميكانيكية الحرارية.

يعتمد مستوى أتمتة بيوت الغلايات على العوامل الفنية الرئيسية التالية:

- نوع المرجل (بخار ، ماء ساخن ، مشترك - بخار وماء) ؛

- تصميم المرجل ومعداته (البرميل ، التدفق المباشر ، الحديد الزهر المقطعي المضغوط ، إلخ) ، نوع الغلاية ، إلخ ؛ نوع الوقود (صلب ، سائل ، غازي ، مركب - زيت غاز ، مسحوق) ونوع جهاز حرق الوقود (TSU) ؛

- طبيعة الأحمال الحرارية (صناعية ، تدفئة ، فردية ، إلخ) ؛

- عدد الغلايات في غرفة المرجل.

عند وضع مخطط الأتمتة ، يتم توفير الأنظمة الفرعية الرئيسية للتحكم الآلي ، والحماية التكنولوجية ، والتحكم عن بعد ، والتحكم في هندسة الحرارة ، والحظر التكنولوجي والإشارات.

الأهداف والغايات

أنظمة أتمتة الغلايات الحديثة قادرة على ضمان التشغيل الفعال والخالي من المتاعب للمعدات دون تدخل مباشر من المشغل. يتم تقليل الوظائف البشرية إلى المراقبة عبر الإنترنت لصحة ومعايير مجمع الأجهزة بأكمله. تعمل أتمتة منزل الغلاية على حل المهام التالية:

• بدء وإيقاف أوتوماتيكي للغلايات.
• تنظيم خرج الغلاية (التحكم المتتالي) وفقًا للإعدادات الأولية المحددة.
• التحكم في المضخة المعززة ، والتحكم في مستويات سائل التبريد في دوائر العمل والمستهلك.
• توقف الطوارئ وتفعيل أجهزة الإشارات في حالة وجود قيم تشغيل للنظام خارج الحدود الموضوعة.