Εργασίες αυτοματισμού και προστασίας λεβήτων ατμού-νερού

Γενικά προβλήματα αυτοματισμού λέβητα

Ένα από τα πιο πιεστικά προβλήματα του σύγχρονου πολιτισμού, και ταυτόχρονα ένα από τα πιο αρχαία, που έλαβε πρακτικές λύσεις, είναι το πρόβλημα της αυτοματοποίησης. Οι εγκάρσιες τόξες και οι παγίδες των αρχαίων κυνηγών είναι παραδείγματα αυτόματων συσκευών που πυροδοτούνται όταν χρειάζεται.
Όλα τα είδη διαδηλώσεων σε αρχαίους αιγυπτιακούς ναούς πυροδοτήθηκαν χωρίς ανθρώπινη συμμετοχή, αλλά μόνο όταν προέκυψε η κατάλληλη κατάσταση. Η μαζική εισαγωγή του αυτοματισμού στη σύγχρονη καθημερινή ζωή των ανθρώπων επιβεβαιώνει μόνο τη σημασία αυτού του προβλήματος στην εποχή μας. Αυτό είναι ιδιαίτερα αισθητό στις ανθρώπινες παραγωγικές δραστηριότητες. Η συνεχής αύξηση της χωρητικότητας των μονάδων, η αύξηση της παραγωγικότητάς τους απαιτούν ταχύτερη και πιο σωστή λήψη αποφάσεων.

Ο αριθμός αυτών των αποφάσεων ανά μονάδα χρόνου αυξάνεται συνεχώς, αυξάνεται επίσης η ευθύνη για την ορθότητά τους. Οι ψυχοφυσιολογικές ικανότητες ενός ατόμου δεν του επιτρέπουν πλέον να αντιμετωπίζει την επεξεργασία της αυξημένης ροής πληροφοριών.

Η τελευταία τεχνολογία υπολογιστών και οι αποτελεσματικές μέθοδοι της θεωρίας ελέγχου έρχονται στη διάσωση. Όλο και πιο περίπλοκες διαδικασίες τεχνολογικής και θερμικής μηχανικής απαιτούν αύξηση της ταχύτητας των τεχνικών μέσων αυτοματισμού. Ταυτόχρονα, αυξάνεται το κόστος της αποτυχίας και αυξάνονται οι απαιτήσεις για την αξιοπιστία και την επιβίωση του εξοπλισμού. Η πρόοδος στον τομέα των εργαλείων αυτοματισμού συνδέεται στενά με τις αλλαγές στη βάση στοιχείων της τεχνολογίας υπολογιστών. Τώρα σχεδόν όλες οι συσκευές είναι κατασκευασμένες με βάση μικροεπεξεργαστές.

Αυτό επιτρέπει την επεξεργασία πιο σύνθετων αλγορίθμων, αυξάνοντας την ακρίβεια της μέτρησης τεχνολογικών παραμέτρων και φορτώνοντας μεμονωμένες συσκευές με λειτουργίες που προηγουμένως δεν ήταν εγγενείς. Και, το πιο σημαντικό, ανταλλάσσουν πληροφορίες μεταξύ τους, λειτουργώντας ως ενοποιημένο σύστημα ελέγχου.

Τι είναι ο λέβητας ατμού;

Ο λέβητας ατμού είναι μια μονάδα παραγωγής ατμού. Σε αυτήν την περίπτωση, η συσκευή μπορεί να δώσει 2 τύπους ατμού: κορεσμένο και υπερθέρμανση. Ο κορεσμένος ατμός έχει θερμοκρασία 100ºC και πίεση 100 kPa. Ο υπερθερμαινόμενος ατμός χαρακτηρίζεται από υψηλή θερμοκρασία (έως 500ºC) και υψηλή πίεση (πάνω από 26 MPa).

Σημείωση: Ο κορεσμένος ατμός χρησιμοποιείται για τη θέρμανση ιδιωτικών σπιτιών, ενώ ο υπερθερμαινόμενος ατμός χρησιμοποιείται στη βιομηχανία και την ενέργεια. Μεταφέρει θερμότητα καλύτερα, επομένως η χρήση υπερθέρμανσης ατμού αυξάνει την αποδοτικότητα της εγκατάστασης.

Πού χρησιμοποιούνται λέβητες ατμού:

1. Στο σύστημα θέρμανσης, ο ατμός είναι φορέας ενέργειας.
2. Στην ηλεκτρομηχανική, οι βιομηχανικοί ατμομηχανές (ατμογεννήτριες) χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
3. Στη βιομηχανία, ο υπερθέρμανση ατμού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μετατροπή του σε μηχανικά οχήματα κίνησης και κίνησης.

Εργαλεία αυτοματισμού για λεβητοστάσια

Εξοπλισμός αυτοματισμού:

• αισθητήρες παραμέτρων διαδικασίας
• ενεργοποιητές που κινούν ρυθμιστικά σώματα με εντολές προς τη σωστή κατεύθυνση.
• έλεγχος εξοπλισμού που επεξεργάζεται πληροφορίες από αισθητήρες σύμφωνα με τους αλγόριθμους και τα προγράμματα που είναι ενσωματωμένα σε αυτόν και δημιουργεί εντολές στους ενεργοποιητές ·
• συσκευές για την επιλογή τρόπων ελέγχου και για τηλεχειρισμό ενεργοποιητών ·
• μέσα επίδειξης και παρουσίασης πληροφοριών στο επιχειρησιακό προσωπικό ·
• συσκευές για την τεκμηρίωση και αρχειοθέτηση τεχνολογικών πληροφοριών ·
• μέσα συλλογικής παρουσίασης πληροφοριών.

Όλη αυτή η τεχνολογία έχει υποστεί επαναστατικές αλλαγές το δεύτερο μισό του περασμένου αιώνα, κυρίως χάρη στα επιτεύγματα της σοβιετικής επιστήμης. Έτσι, για παράδειγμα, όργανα μετρητών, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως για τη μέτρηση της πίεσης, της ροής, της ταχύτητας και της στάθμης των υγρών και των αερίων, καθώς και για τη μέτρηση της δύναμης και της μάζας, έχουν αλλάξει τη φυσική αρχή του ευαίσθητου στοιχείου.

Αντί για μια μεμβράνη που κάμπτεται υπό τη δύναμη μιας δύναμης και μετακινεί τη ράβδο ενός ηλεκτρομηχανολογικού μορφοτροπέα, άρχισαν να χρησιμοποιούν τη μέθοδο καταπόνησης. Η ουσία του είναι ότι ορισμένα υλικά αλλάζουν τις ηλεκτρικές τους παραμέτρους υπό μηχανική δράση. Ένα ευαίσθητο κύκλωμα μέτρησης συλλαμβάνει αυτές τις αλλαγές και μια υπολογιστική συσκευή ενσωματωμένη στη συσκευή τις μεταφράζει στην τιμή μιας τεχνολογικής παραμέτρου.

Οι συσκευές έχουν γίνει πιο συμπαγείς, πιο αξιόπιστες και πιο ακριβείς. Και πιο τεχνολογικά προηγμένη στην παραγωγή. Οι σύγχρονοι ενεργοποιητές δέχονται όχι μόνο τις εντολές "on" και "off", όπως ήταν για πολλά χρόνια. Μπορούν να λαμβάνουν εντολές σε ψηφιακό κώδικα, να τις αποκωδικοποιούν ανεξάρτητα, να εκτελούν και να αναφέρουν τις ενέργειες και την κατάστασή τους. Η τεχνολογία ελέγχου έχει περάσει από ρυθμιστές λαμπτήρων και κυκλώματα επαφής ρελέ σε ελεγκτές ρύθμισης, λογικής και επίδειξης που βασίζονται σε μικροεπεξεργαστή.

Οι δοκιμές του πρώτου σοβιετικού ρυθμιστικού ελεγκτή με βάση μικροεπεξεργαστή που αναπτύχθηκε από το NIITeplopribor πραγματοποιήθηκαν τον Ιανουάριο του 1980 στο εκπαιδευτικό TPP του Ινστιτούτου Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Μόσχας. Το CHPP λειτουργεί ως μέρος του Mosenergo. Σύμφωνα με τις πρώτες συλλαβές των τριών λέξεων του ονόματος, το προϊόν ονομάστηκε "Remikont". Πέντε χρόνια αργότερα, πραγματοποιήθηκαν πιο μεγάλης κλίμακας βιομηχανικές δοκιμές της Remikonts σε τρεις ισχυρές βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Και από εκείνη τη στιγμή, μόνο ελεγκτές μικροεπεξεργαστών τοποθετήθηκαν σε νέα APCS σε όλη τη χώρα και σε ξένα έργα.

Στο εξωτερικό, η χρήση τέτοιων ελεγκτών σε συστήματα αυτοματισμού διαφόρων αντικειμένων ξεκίνησε λίγο νωρίτερα. Ένας ελεγκτής μικροεπεξεργαστή είναι μια υπολογιστική συσκευή που έχει σχεδιαστεί ειδικά για τον έλεγχο ενός τεχνολογικού αντικειμένου και βρίσκεται σε άμεση γειτνίαση.

Ο ελεγκτής αποτελείται από τα ακόλουθα μπλοκ και συσκευές:

• Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος;
• αριθμομηχανή;
• μονάδα εισόδου για αναλογικά σήματα διαφορετικών χαρακτηριστικών με γαλβανική απομόνωση.
• συσκευή εισόδου για διακριτά σήματα ενεργά (με τη μορφή τάσης) και παθητικά (με τη μορφή ξηρής επαφής) ·
• μονάδα εξόδου για αναλογικά σήματα διαφορετικών χαρακτηριστικών με γαλβανική απομόνωση.
• συσκευή εξόδου για διακριτά σήματα ενεργά και παθητικά.
• συσκευή διασύνδεσης για σύνδεση του ελεγκτή στο πεδίο πληροφοριών συστήματος.

Πρωτόκολλα επικοινωνίας

Ο αυτοματισμός των εγκαταστάσεων λέβητα με βάση μικροελεγκτές ελαχιστοποιεί τη χρήση των ηλεκτρονόμων μεταγωγής και ελέγχου στο λειτουργικό κύκλωμα. Ένα βιομηχανικό δίκτυο με συγκεκριμένη διεπαφή και πρωτόκολλο μεταφοράς δεδομένων χρησιμοποιείται για την επικοινωνία των ανώτερων και κατώτερων επιπέδων του ACS, τη μεταφορά πληροφοριών μεταξύ αισθητήρων και ελεγκτών και τη μετάδοση εντολών σε εκτελεστικές συσκευές. Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα πρότυπα είναι τα Modbus και Profibus. Είναι συμβατά με το μεγαλύτερο μέρος του εξοπλισμού που χρησιμοποιείται για την αυτοματοποίηση των εγκαταστάσεων παροχής θερμότητας. Διακρίνονται από υψηλούς δείκτες αξιοπιστίας της μεταφοράς πληροφοριών, απλές και κατανοητές αρχές λειτουργίας.

Αυτοματοποιημένοι θερμικοί σταθμοί

Το 1992, ο οργανισμός που διαχειρίζεται τον δημοτικό ενεργειακό τομέα της Μόσχας - MOSTEPLOENERGO - αποφάσισε να εισαγάγει ένα σύγχρονο APCS σε ένα από τα νέα του κτίρια. Επιλέχθηκε ο σταθμός τηλεθέρμανσης RTS "PENYAGINO". Το πρώτο στάδιο του σταθμού κατασκευάστηκε ως μέρος τεσσάρων λεβήτων τύπου KVGM-100.Αυτή τη στιγμή, η ανάπτυξη των Remikonts οδήγησε στην εμφάνιση του συγκροτήματος λογισμικού και υλικού PTK KVINT. Εκτός από τα ίδια τα Remikonts, το συγκρότημα περιελάμβανε έναν σταθμό χειριστή που βασίζεται σε έναν προσωπικό υπολογιστή με πλήρες λογισμικό, ένα πακέτο λογισμικού για έναν υπολογιστή- βοηθητικό σύστημα CAD σχεδιασμού.

Λειτουργίες του APCS του περιφερειακού θερμικού σταθμού:

• πλήρως αυτόματη εκκίνηση του λέβητα από ψυχρή κατάσταση πριν εισέλθετε στον τρόπο λειτουργίας κάνοντας κλικ στο κουμπί "ΕΚΚΙΝΗΣΗ" στην οθόνη της οθόνης.
• διατήρηση της θερμοκρασίας νερού εξόδου σύμφωνα με το χρονοδιάγραμμα θερμοκρασίας ·
• έλεγχος της κατανάλωσης νερού ζωοτροφών λαμβάνοντας υπόψη τη σύνθεση ·
• τεχνολογική προστασία με διακοπή καυσίμου ·
• έλεγχος όλων των παραμέτρων θερμικής μηχανικής και παρουσίασή τους στον χειριστή στην οθόνη ενός προσωπικού υπολογιστή ·
• παρακολούθηση της κατάστασης των μονάδων και των μηχανισμών - "ON" ή "OFF" ·
• τηλεχειριστήριο των ενεργοποιητών από την οθόνη της οθόνης και επιλογή των τρόπων ελέγχου - χειροκίνητο, απομακρυσμένο ή αυτόματο.
• ενημέρωση του χειριστή για παρατυπίες στη λειτουργία των ελεγκτών ·
• επικοινωνία με τον αποστολέα της περιοχής μέσω του ψηφιακού καναλιού πληροφοριών.

Το τεχνικό μέρος του συστήματος τοποθετήθηκε σε τέσσερα ντουλάπια - ένα για κάθε λέβητα. Κάθε ντουλάπι διαθέτει τέσσερις ελεγκτές πλαισίου.

Οι εργασίες μεταξύ ελεγκτών κατανέμονται ως εξής:

Ελεγκτής # 1 πραγματοποίησε όλες τις λειτουργίες για την εκκίνηση του λέβητα. Σύμφωνα με τον αλγόριθμο εκκίνησης που πρότεινε η Teploenergoremont:

• ο ελεγκτής ανάβει τον απαγωγό καπνού και αερίζει την εστία και τις καμινάδες.
• ανάβει τον ανεμιστήρα παροχής αέρα.
• περιλαμβάνει αντλίες παροχής νερού.
• συνδέει αέριο για ανάφλεξη κάθε καυστήρα.
• από τον έλεγχο φλόγας ανοίγει το κύριο αέριο στους καυστήρες.

Ελεγκτής # 2 φτιαγμένο σε διπλή έκδοση. Εάν κατά την εκκίνηση του λέβητα, η βλάβη του εξοπλισμού δεν είναι τρομερή, καθώς μπορείτε να σταματήσετε το πρόγραμμα και να ξεκινήσετε ξανά από την αρχή, τότε ο δεύτερος ελεγκτής διατηρεί την κύρια λειτουργία για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Έχει μια ειδική ευθύνη κατά τη διάρκεια της κρύας περιόδου. Κατά τη διάρκεια της αυτόματης διάγνωσης μιας μη φυσιολογικής κατάστασης στο λεβητοστάσιο, πραγματοποιείται αυτόματη μετάβαση από τον κεντρικό ελεγκτή στο αποθεματικό. Οι τεχνολογικές προστασίες οργανώνονται στον ίδιο ελεγκτή. Ελεγκτής αρ. 3 σχεδιασμένο για λιγότερο κρίσιμες λειτουργίες. Εάν αποτύχει, μπορείτε να καλέσετε έναν επισκευαστή και να περιμένετε λίγο. Το μοντέλο του λέβητα είναι προγραμματισμένο στον ίδιο ελεγκτή.

Με τη βοήθειά του, πραγματοποιείται έλεγχος πριν από την έναρξη της απόδοσης ολόκληρου του προγράμματος ελέγχου. Χρησιμοποιείται επίσης για την εκπαίδευση επιχειρησιακού προσωπικού. Οι εργασίες για τη δημιουργία των επικεφαλής ACS της Μόσχας RTS PENYAGINO, KOSINO-ZHULEBINO, BUTOVO, ZELENOGRAD πραγματοποιήθηκαν από μια ομάδα MOSPROMPROEKT (σχεδιαστική εργασία), TEPLOENERGOREMONT (αλγόριθμοι ελέγχου), NIITeplopribor (κεντρικός μικροεπεξεργαστής) .

Υποσυστήματα και λειτουργίες

Κάθε σχέδιο αυτοματισμού λεβητοστασίου περιλαμβάνει υποσυστήματα ελέγχου, ρύθμισης και προστασίας. Η ρύθμιση πραγματοποιείται διατηρώντας τη βέλτιστη λειτουργία καύσης ρυθμίζοντας το κενό στο φούρνο, τον κύριο ρυθμό ροής αέρα και τις παραμέτρους του ψυκτικού (θερμοκρασία, πίεση, ρυθμός ροής). Το υποσύστημα ελέγχου εξάγει πραγματικά δεδομένα σχετικά με τη λειτουργία του εξοπλισμού στη διεπαφή ανθρώπου-μηχανής. Οι συσκευές προστασίας εγγυώνται την πρόληψη καταστάσεων έκτακτης ανάγκης σε περίπτωση παραβίασης των κανονικών συνθηκών λειτουργίας, την παροχή φωτός, ηχητικού σήματος ή απενεργοποίησης των μονάδων λέβητα με τη διόρθωση της αιτίας (σε γραφική οθόνη, μνημονικό διάγραμμα, πλακέτα) .

4.1. Βασικές αρχές αυτοματισμού λέβητα

Η αξιόπιστη, οικονομική και ασφαλής λειτουργία ενός λέβητα με ελάχιστο αριθμό εργαζομένων συντήρησης μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο παρουσία θερμικού ελέγχου, αυτόματης ρύθμισης και ελέγχου τεχνολογικών διαδικασιών, σηματοδότησης και προστασίας εξοπλισμού [8].

Οι κύριες αποφάσεις για τον αυτοματισμό των λεβητοστασίων λαμβάνονται κατά τη διαδικασία ανάπτυξης συστημάτων αυτοματισμού (λειτουργικά σχήματα).Τα συστήματα αυτοματισμού αναπτύσσονται σύμφωνα με το σχεδιασμό συστημάτων θερμικής μηχανικής και τη λήψη αποφάσεων σχετικά με την επιλογή του κύριου και βοηθητικού εξοπλισμού του λεβητοστασίου, της μηχανοποίησης και των επικοινωνιών θερμικής μηχανικής. Ο κύριος εξοπλισμός περιλαμβάνει μια μονάδα λέβητα, εξατμιστές καπνού και ανεμιστήρες, και ο βοηθητικός εξοπλισμός περιλαμβάνει μια μονάδα άντλησης και απαέρωσης, μια μονάδα χημικής επεξεργασίας νερού, μια μονάδα θέρμανσης, ένα αντλιοστάσιο συμπυκνωμάτων, ένα σταθμό διανομής αερίου, ένα πετρέλαιο καυσίμου (άνθρακας) αποθήκη και τροφοδοσία καυσίμων.

Το πεδίο της αυτοματοποίησης λαμβάνεται σύμφωνα με το SNiP II-35-76 (ενότητα 15 - "Αυτοματισμός") και τις απαιτήσεις των κατασκευαστών θερμικού μηχανικού εξοπλισμού.

Το επίπεδο αυτοματοποίησης των λεβητοστασίων εξαρτάται από τους ακόλουθους κύριους τεχνικούς παράγοντες:

- τύπος λέβητα (ατμός, ζεστό νερό, συνδυασμός - ατμός και νερό) ·

- ο σχεδιασμός του λέβητα και του εξοπλισμού του (τύμπανο, άμεση ροή, χυτοσίδηρος τομή με συμπίεση κ.λπ.), ο τύπος βυθίσματος κ.λπ. τον τύπο καυσίμου (στερεό, υγρό, αέριο, συνδυασμένο - αέριο-λάδι, κονιοποιημένο) και τον τύπο της συσκευής καύσης καυσίμου (TSU) ·

- τη φύση των θερμικών φορτίων (βιομηχανική, θέρμανση, ατομική κ.λπ.) ·

- τον αριθμό των λεβήτων στο λεβητοστάσιο.

Κατά την εκπόνηση ενός συστήματος αυτοματοποίησης, παρέχονται τα κύρια υποσυστήματα αυτόματου ελέγχου, τεχνολογικής προστασίας, τηλεχειριστηρίου, ελέγχου μηχανικής θερμότητας, τεχνολογικού αποκλεισμού και σηματοδότησης.

Στόχοι και στόχοι

Τα σύγχρονα συστήματα αυτοματισμού λέβητα είναι σε θέση να εγγυηθούν την απρόσκοπτη και αποτελεσματική λειτουργία του εξοπλισμού χωρίς άμεση παρέμβαση του χειριστή. Οι ανθρώπινες λειτουργίες περιορίζονται σε διαδικτυακή παρακολούθηση της υγείας και των παραμέτρων ολόκληρου του συγκροτήματος συσκευών. Ο αυτοματισμός λέβητα επιλύει τις ακόλουθες εργασίες:

• Αυτόματη εκκίνηση και διακοπή λεβήτων.
• Κανονισμός εξόδου λέβητα (έλεγχος καταρράκτη) σύμφωνα με τις καθορισμένες κύριες ρυθμίσεις.
• Ενισχυτικός έλεγχος αντλίας, έλεγχος των επιπέδων ψυκτικού στα κυκλώματα εργασίας και καταναλωτή.
• Διακοπή έκτακτης ανάγκης και ενεργοποίηση συσκευών σηματοδότησης σε περίπτωση τιμών λειτουργίας συστήματος εκτός των καθορισμένων ορίων.