Työautomaatio ja höyryvesikattiloiden suojaus

Kattilan automaation yleiset ongelmat

Yksi modernin sivilisaation kiireellisimmistä ongelmista ja samalla yksi vanhimmista, joka sai käytännön ratkaisuja, on automaatio-ongelma. Muinaisten metsästäjien varsijoukot ja ansat ovat esimerkkejä automaattisista laitteista, jotka laukeavat tarvittaessa.
Kaikenlaiset mielenosoitukset muinaisissa egyptiläisissä temppeleissä käynnistettiin ilman ihmisen osallistumista, mutta vasta sopivan tilanteen syntyessä. Automaation laajamittainen käyttöönotto ihmisten nykypäivän arjessa vain vahvistaa tämän ongelman merkityksen meidän aikanamme. Tämä on erityisen havaittavissa ihmisen tuotantotoiminnassa. Yksikköjen yksikkökapasiteetin jatkuva kasvu, tuottavuuden kasvu vaativat nopeamman ja oikeamman päätöksenteon.

Näiden päätösten määrä aikayksikköä kohti kasvaa jatkuvasti, myös vastuu niiden oikeellisuudesta kasvaa. Henkilön psykofysiologiset kyvyt eivät enää salli hänen selviytyä lisääntyneen tietovirran käsittelystä.

Uusin tietotekniikka ja tehokkaat ohjausteorian menetelmät tulevat apuun. Yhä monimutkaisemmat teknologiset ja lämpötekniikan prosessit edellyttävät automaation teknisten välineiden nopeuden kasvua. Samalla vikaantumiskustannukset kasvavat ja laitteiden luotettavuutta ja selviytyvyyttä koskevat vaatimukset kasvavat. Edistyminen automaatiotyökalujen alalla liittyy läheisesti muutoksiin tietotekniikan elementtipohjassa. Nyt melkein kaikki laitteet on rakennettu mikroprosessoreiden pohjalta.

Tämä mahdollistaa monimutkaisempien algoritmien käsittelyn, teknisten parametrien mittaamisen tarkkuuden lisäämisen ja yksittäisten laitteiden lataamisen toiminnoilla, jotka eivät aiemmin olleet niille luontaisia. Ja mikä tärkeintä, vaihda tietoja keskenään toimimalla yhtenäisenä valvontajärjestelmänä.

Mikä on höyrykattila?

Höyrykattila on yksikkö höyryn tuottamiseksi. Tässä tapauksessa laite voi tuottaa 2 erilaista höyryä: kyllästettyä ja ylikuumennettua. Kyllästetyn höyryn lämpötila on 100 ºC ja paine 100 kPa. Lämmitetylle höyrylle on tunnusomaista korkea lämpötila (jopa 500 ºC) ja korkea paine (yli 26 MPa).

merkintä: Tyydyttynyttä höyryä käytetään omakotitalojen lämmityksessä, kun taas ylikuumentettua höyryä käytetään teollisuudessa ja energiassa. Se siirtää lämpöä paremmin, joten ylikuumennetun höyryn käyttö lisää asennuksen tehokkuutta.

Missä käytetään höyrykattiloita:

1. Lämmitysjärjestelmässä höyry on energian kantaja.
2. Energiateollisuudessa teollisuuden höyrykoneita (höyrynkehittimiä) käytetään sähkön tuottamiseen.
3. Teollisuudessa tulistettua höyryä voidaan käyttää muuttamaan se mekaaniseksi liikkeeksi ja liikuttamaan ajoneuvoja.

Automatisointityökalut kattilahuoneisiin

Automaatiolaitteet:

• prosessiparametrien anturit;
• toimilaitteet, jotka siirtävät sääntelyelimiä komentojen mukaan oikeaan suuntaan;
• ohjauslaitteet, jotka käsittelevät antureista saatuja tietoja niihin upotettujen algoritmien ja ohjelmien mukaisesti ja tuottavat komentoja toimilaitteille;
• laitteet ohjaustilojen valitsemiseksi ja toimilaitteiden kauko-ohjaamiseksi;
• keinot näyttää ja esittää tietoja operatiiviselle henkilöstölle;
• laitteet teknisen tiedon tallentamiseksi ja arkistoimiseksi;
• keinot tietojen kollektiiviseksi esittämiseksi.

Kaikki tämä tekniikka on käynyt mullistavia muutoksia viime vuosisadan toisella puoliskolla, etenkin Neuvostoliiton tieteen saavutusten ansiosta. Joten esimerkiksi mittamittarit, joita käytetään laajalti paineen, virtauksen, nopeuden ja nesteiden ja kaasujen tason mittaamiseen sekä voiman ja massan mittaamiseen, ovat muuttaneet herkän elementin fyysistä periaatetta.

Kalvon sijasta, joka taipuu voiman vaikutuksesta ja liikuttaa sähkömekaanisen muuntimen sauvaa, he alkoivat käyttää venymäliuskamenetelmää. Sen ydin on, että jotkut materiaalit muuttavat sähköisiä parametrejaan mekaanisen toiminnan aikana. Herkkä mittauspiiri sieppaa nämä muutokset, ja laitteeseen sisäänrakennettu tietojenkäsittelylaite muuntaa ne teknisen parametrin arvoksi.

Laitteista on tullut pienikokoisempia, luotettavampia ja tarkempia. Ja teknisesti edistyneempi tuotannossa. Nykyaikaiset toimilaitteet eivät hyväksy vain "päälle" ja "pois" -komentoja, kuten se oli monien vuosien ajan. He voivat vastaanottaa komentoja digitaalisessa koodissa, purkaa ne itsenäisesti, suorittaa ja raportoida toiminnastaan ​​ja tilastaan. Ohjaustekniikka on siirtynyt lampun säätimistä ja releen kosketuspiireistä mikroprosessoripohjaisiin säätö-, logiikka- ja esittelyohjaimiin.

Ensimmäisen NIITeplopriborin kehittämän Neuvostoliiton ensimmäisen mikroprosessoripohjaisen säätimen ohjaimen testit tehtiin tammikuussa 1980 Moskovan sähkötekniikan instituutin opetus-TPP: ssä. CHP toimii osana Mosenergoa. Nimen kolmen sanan ensimmäisten tavujen mukaan tuotteelle annettiin nimi "Remikont". Viisi vuotta myöhemmin tehtiin laajempia Remikontsin teollisia testejä kolmessa tehokkaassa teollisuuslaitoksessa. Siitä hetkestä lähtien vain mikroprosessoriohjaimet otettiin käyttöön uusissa APCS: issä koko maassa ja ulkomaisissa projekteissa.

Ulkomailla tällaisten ohjaimien käyttö alkoi erilaisten kohteiden automaatiojärjestelmissä vähän aikaisemmin. Mikroprosessoriohjain on sen välittömässä läheisyydessä sijaitseva tietojenkäsittelylaite, joka on suunniteltu erityisesti teknologisen kohteen hallitsemiseksi.

Ohjain koostuu seuraavista lohkoista ja laitteista:

• Virtalähde;
• laskin;
• tuloyksikkö eri luokkien analogisille signaaleille galvaanisella eristyksellä;
• syöttölaite erillisille signaaleille, jotka ovat aktiivisia (jännitteen muodossa) ja passiivisia (kuivakoskettimen muodossa);
• lähtöyksikkö eri luokkien analogisille signaaleille galvaanisella eristyksellä;
• lähtölaite erillisiä aktiivisia ja passiivisia signaaleja varten;
• liitäntälaite ohjaimen kytkemiseksi järjestelmätietokenttään.

Tiedonsiirtoprotokollat

Mikrokontrollereihin perustuva kattilalaitosten automatisointi minimoi releen kytkentä- ja ohjausvoimajohtojen käytön toiminnallisessa piirissä. Teollisuuden verkkoa, jolla on erityinen rajapinta ja tiedonsiirtoprotokolla, käytetään ACS: n ylemmän ja alemman tason kommunikointiin, tietojen siirtämiseen antureiden ja ohjaimien välillä ja komentojen lähettämiseen toimeenpanovälineille. Yleisimmin käytetyt standardit ovat Modbus ja Profibus. Ne ovat yhteensopivia suurimman osan laitteista, joita käytetään lämmönjakelutilojen automatisointiin. Ne erottuvat korkeilla indikaattoreilla tiedonsiirron luotettavuudesta, yksinkertaisista ja ymmärrettävistä toimintaperiaatteista.

Automatisoidut lämpöasemat

Vuonna 1992 Moskovan kunnan energia-alaa hallinnoiva organisaatio MOSTEPLOENERGO päätti ottaa käyttöön modernin APCS: n uuteen rakennukseensa. Valittiin kaukolämpöasema RTS "PENYAGINO". Aseman ensimmäinen vaihe rakennettiin osana neljää KVGM-100-tyyppistä kattilaa.Tällä hetkellä Remikontsin kehitys johti ohjelmisto- ja laitteistokompleksin syntymiseen PTK KVINT. Remikontien lisäksi kompleksi sisälsi henkilökohtaiseen tietokoneeseen perustuvan käyttöaseman, jossa on täydet ohjelmistot, ohjelmistopaketti tietokoneille. avustettu suunnittelu CAD-järjestelmä.

Lämpökeskuksen APCS: n toiminnot:

• kattilan täysin automaattinen käynnistys kylmästä tilasta ennen käyttötilaan siirtymistä napsauttamalla "START" -painiketta monitorinäytössä;
• pidetään poistoveden lämpötila lämpötilataulukon mukaisesti;
• syöttöveden kulutuksen hallinta ottaen huomioon täydennys;
• tekninen suoja polttoaineen katkaisulla;
• kaikkien lämpötekniikan parametrien hallinta ja niiden esittäminen käyttäjälle henkilökohtaisen tietokoneen näytöllä;
• yksiköiden ja mekanismien tilan seuranta - "ON" tai "OFF";
• toimilaitteiden kauko-ohjaus näytön näytöltä ja ohjaustilojen valinta - manuaalinen, kauko- tai automaattinen;
• operaattorille tiedottaminen ohjaimien toiminnassa esiintyvistä väärinkäytöksistä;
• viestintä alueen lähettäjän kanssa digitaalisen tietokanavan kautta.

Järjestelmän tekninen osa oli järjestetty neljään kaappiin - yksi kutakin kattilaa varten. Jokaisessa kaapissa on neljä kehysmodulaarista ohjainta.

Ohjainten väliset tehtävät on jaettu seuraavasti:

Ohjain # 1 suorittaa kaikki toiminnot kattilan käynnistämiseksi. Teploenergoremontin ehdottaman käynnistysalgoritmin mukaisesti:

• ohjain käynnistää savunimurin ja tuulettaa tulipesän ja savupiiput;
• käynnistää ilmanpuhaltimen;
• sisältää vesihuoltopumput;
• yhdistää kaasun kunkin polttimen sytyttämistä varten;
• liekinsäädöllä avaa pääkaasun polttimiin.

Ohjain # 2 tehty kahtena versiona. Jos kattilan käynnistyksen aikana laitevika ei ole kauhea, koska voit pysäyttää ohjelman ja aloittaa alusta, toinen ohjain ylläpitää päämoodia pitkään.

Sillä on erityinen vastuu kylmänä vuodenaikana. Automaattisen diagnoosin aikana epätavallisesta tilanteesta kattilahuoneessa tapahtuu automaattinen puskuriton vaihto pääohjaimesta varajärjestelmään. Tekniset suojaukset on järjestetty samalle ohjaimelle. Ohjain nro 3 suunniteltu vähemmän kriittisiin toimintoihin. Jos se epäonnistuu, voit soittaa korjaamolle ja odottaa hetken. Kattilamalli on ohjelmoitu samaan säätimeen.

Sen avulla suoritetaan koko ohjausohjelman suorituskyvyn käynnistystä edeltävä tarkistus. Sitä käytetään myös operatiivisen henkilöstön kouluttamiseen. Moskovan RTS PENYAGINO-, KOSINO-ZHULEBINO-, BUTOVO-, ZELENOGRAD-pääjohtajan ACS: n perustamisen valmisteli MOSPROMPROEKTin (suunnittelutyö), TEPLOENERGOREMONTin (ohjausalgoritmit), NIITeplopriborin (mikroprosessorin keskusyksikkö) työryhmä. .

Alijärjestelmät ja toiminnot

Kaikki kattilahuoneiden automaatiojärjestelmät sisältävät ohjaus-, säätö- ja suojausjärjestelmät. Säätö tapahtuu ylläpitämällä optimaalinen palamistila asettamalla alipaine uunissa, ensiöilman virtausnopeus ja jäähdytysnesteen parametrit (lämpötila, paine, virtausnopeus). Ohjausosajärjestelmä tuottaa todellisia tietoja laitteen toiminnasta ihmisen ja koneen rajapintaan. Suojalaitteet takaavat hätätilanteiden estämisen normaalien käyttöolosuhteiden rikkomisen, valon, äänisignaalin tai kattilayksiköiden sammumisen yhteydessä syyn kiinnittämisen avulla (graafisella taululla, muistikuvalla, levyllä).

4.1. Kattilan automaation perusperiaatteet

Kattilalaitoksen luotettava, taloudellinen ja turvallinen käyttö vähimmäismäärällä huoltohenkilöstöä voidaan suorittaa vain, kun läsnä on lämpösäätö, automaattinen teknisten prosessien säätö ja ohjaus, merkinanto ja laitteiden suoja [8].

Tärkeimmät päätökset kattilalaitosten automatisoinnista tehdään automaatiojärjestelmien (toiminnallisten kaavioiden) kehittämisen yhteydessä.Automaatiojärjestelmät kehitetään seuraamalla lämpötekniikan suunnitelmia ja päätöksentekoa kattilahuoneen pää- ja apulaitteiden valinnasta, koneistamisesta ja lämpötekniikan viestinnästä. Päälaitteisiin kuuluu kattilayksikkö, savunpoistolaitteet ja puhaltimet, ja apulaitteisiin kuuluu pumppu- ja ilmanpoistoyksikkö, kemiallinen vedenkäsittelylaitos, lämmitysyksikkö, lauhdeveden pumppaamo, kaasunjakeluasema, polttoöljy (hiili) varasto ja polttoainehuolto.

Automaation laajuus otetaan huomioon SNiP II-35-76: n (osa 15 - Automaatio) ja mekaanisten lämpölaitteiden valmistajien vaatimusten mukaisesti.

Kattilalaitosten automaatiotaso riippuu seuraavista tärkeimmistä teknisistä tekijöistä:

- kattilan tyyppi (höyry, kuuma vesi, yhdistetty - höyry ja vesi);

- kattilan ja sen laitteiden suunnittelu (rumpu, suoravirtaus, paineistettu valurautainen poikkileikkaus jne.), vetotyyppi jne. polttoainetyyppi (kiinteä, nestemäinen, kaasumainen, yhdistetty - kaasuöljy, jauhettu) ja polttoainetta käyttävän laitteen tyyppi (TSU);

- lämpökuormien luonne (tuotanto, lämmitys, yksilöt jne.)

- kattiloiden määrä kattilahuoneessa.

Automaatiojärjestelmää laadittaessa tarjotaan automaattisen ohjauksen, teknisen suojauksen, kaukosäätimen, lämpötekniikan ohjauksen, teknologisen eston ja signaloinnin pääosajärjestelmät.

Tavoitteet

Nykyaikaiset kattilan automaatiojärjestelmät pystyvät takaamaan laitteiden häiriöttömän ja tehokkaan toiminnan ilman käyttäjän suoraa puuttumista. Ihmisen toiminnot rajoittuvat koko laitekokonaisuuden terveyden ja parametrien online-seurantaan. Kattilalaitoksen automaatio ratkaisee seuraavat tehtävät:

• Kattiloiden automaattinen käynnistys ja pysäytys.
• Kattilan tehonsäätö (kaskadiohjaus) määritettyjen ensisijaisten asetusten mukaan.
• Tehostepumpun ohjaus, jäähdytysnestetasojen säätö työ- ja kuluttajapiireissä.
• Merkinantolaitteiden hätäpysäytys ja aktivointi, jos järjestelmän toiminta-arvot ylittävät asetetut rajat.