Automatizarea lucrărilor și protecția cazanelor de încălzire cu abur

Probleme generale de automatizare a cazanelor

Una dintre cele mai presante probleme ale civilizației moderne și, în același timp, una dintre cele mai vechi, care a primit soluții practice, este problema automatizării. Arbaletele și capcanele vânătorilor antici sunt exemple de dispozitive automate care trag atunci când au nevoie.
Tot felul de demonstrații în templele egiptene antice au fost declanșate fără participarea umană, dar numai atunci când a apărut situația adecvată. Introducerea masivă a automatizării în viața modernă de zi cu zi a oamenilor nu face decât să confirme relevanța acestei probleme în timpul nostru. Acest lucru se observă în special în activitățile de producție umană. Creșterea continuă a capacității unităților unităților, creșterea productivității acestora necesită o decizie mai rapidă și mai corectă.

Numărul acestor decizii pe unitate de timp este în continuă creștere, responsabilitatea pentru corectitudinea lor crește, de asemenea. Capacitățile psihofiziologice ale unei persoane nu-i mai permit să facă față procesării fluxului crescut de informații.

Cea mai recentă tehnologie informatică și metodele eficiente de teorie a controlului vin în ajutor. Procese tehnologice și de inginerie termică din ce în ce mai complicate necesită o creștere a vitezei mijloacelor tehnice de automatizare. În același timp, costul eșecului crește, iar cerințele privind fiabilitatea și supraviețuirea echipamentelor sunt în creștere. Progresele în domeniul instrumentelor de automatizare sunt strâns legate de modificările bazei elementelor tehnologiei computerizate. Acum aproape toate dispozitivele sunt construite pe baza microprocesoarelor.

Acest lucru permite procesarea algoritmilor mai complexi, creșterea preciziei măsurării parametrilor tehnologici și încărcarea dispozitivelor individuale cu funcții care nu le erau inerente anterior. Și, cel mai important, faceți schimb de informații între ele, funcționând ca un sistem de control unificat.

Ce este un cazan cu abur?

Cazanul cu abur este o unitate de generare a aburului. În acest caz, dispozitivul poate da 2 tipuri de abur: saturat și supraîncălzit. Aburul saturat are o temperatură de 100 ° C și o presiune de 100 kPa. Aburul supraîncălzit se caracterizează prin temperatură ridicată (până la 500 ° C) și presiune ridicată (mai mult de 26 MPa).

Notă: Aburul saturat este utilizat la încălzirea caselor particulare, în timp ce aburul supraîncălzit este utilizat în industrie și energie. Transferă mai bine căldura, prin urmare, utilizarea aburului supraîncălzit crește eficiența instalației.

Unde sunt utilizate cazanele de abur:

1. În sistemul de încălzire, aburul este un purtător de energie.
2. În domeniul energiei electrice, motoarele industriale cu aburi (generatoare de abur) sunt utilizate pentru a genera electricitate.
3. În industrie, aburul supraîncălzit poate fi folosit pentru a-l transforma în mișcare mecanică și deplasarea vehiculelor.

Instrumente de automatizare pentru cazane

Echipamente de automatizare:

• senzori parametrii procesului;
• servomotoare care deplasează organismele de reglementare conform comenzilor în direcția corectă;
• echipamente de control care procesează informații de la senzori în conformitate cu algoritmii și programele stabilite în acesta și generează comenzi pentru servomotoare;
• dispozitive pentru selectarea modurilor de control și pentru controlul de la distanță al dispozitivelor de acționare;
• mijloace de afișare și prezentare a informațiilor personalului operațional;
• dispozitive pentru documentarea și arhivarea informațiilor tehnologice;
• mijloace de prezentare colectivă a informațiilor.

Toată această tehnologie a suferit schimbări revoluționare în a doua jumătate a secolului trecut, nu în ultimul rând datorită realizărilor științei sovietice. De exemplu, instrumentele de măsurare, utilizate pe scară largă în măsurarea presiunii, debitului, vitezei și nivelului lichidelor și gazelor, precum și în măsurarea forței și a masei, au schimbat principiul fizic al elementului sensibil.

În loc de o membrană care se îndoaie sub acțiunea unei forțe și mișcă tija unui traductor electromecanic, au început să folosească metoda manometrului. Esența sa este că unele materiale își schimbă parametrii electrici sub acțiune mecanică. Un circuit de măsurare sensibil captează aceste modificări, iar un dispozitiv de calcul încorporat în dispozitiv le transformă în valoarea unui parametru tehnologic.

Dispozitivele au devenit mai compacte, mai fiabile, mai precise. Și mai avansat tehnologic în producție. Actuatoarele moderne acceptă nu numai comenzile „pornit” și „oprit”, așa cum a fost pentru mulți ani. Aceștia pot primi comenzi într-un cod digital, le pot decoda în mod independent, pot executa și raporta acțiunile lor și starea lor. Tehnologia de control a trecut de la regulatoarele lămpii și circuitele de contact ale releului la controlerele de reglare, logice și demonstrative bazate pe microprocesor.

Testele primului controler de reglare sovietic bazat pe microprocesor dezvoltat de NIITeplopribor au fost efectuate în ianuarie 1980 la TPP educațional al Institutului de Inginerie Energetică din Moscova. CHPP funcționează ca parte a Mosenergo. Conform primelor silabe ale celor trei cuvinte ale numelui, produsul a fost denumit „Remikont”. Cinci ani mai târziu, s-au efectuat mai multe teste industriale la scară largă ale Remikonts la trei instalații industriale puternice. Și, din acel moment, numai controlerele cu microprocesor au fost introduse în APCS noi în toată țara și în proiecte străine.

În străinătate, utilizarea unor astfel de controlere în sistemele de automatizare a diferitelor obiecte a început puțin mai devreme. Un controler cu microprocesor este un dispozitiv de calcul conceput special pentru controlul unui obiect tehnologic și situat în imediata sa vecinătate.

Controlerul constă din următoarele blocuri și dispozitive:

• Alimentare electrică;
• calculator;
• unitate de intrare pentru semnale analogice de diferite calificări cu izolare galvanică;
• dispozitiv de intrare pentru semnale discrete active (sub formă de tensiune) și pasive (sub formă de contact uscat);
• unitate de ieșire pentru semnale analogice de diferite calificări cu izolație galvanică;
• dispozitiv de ieșire pentru semnale discrete active și pasive;
• dispozitiv de comunicație interfață pentru conectarea controlerului la câmpul de informații al sistemului.

Protocoale de comunicare

Automatizarea centralelor de cazane bazate pe microcontrolere minimizează utilizarea liniilor de comutare a relei și de control în circuitul funcțional. O rețea industrială cu o interfață specifică și protocol de transfer de date este utilizată pentru a comunica nivelurile superioare și inferioare ale sistemului de control automat, pentru a transfera informații între senzori și controlere și pentru a transmite comenzi către dispozitivele executive. Cele mai utilizate standarde sunt Modbus și Profibus. Acestea sunt compatibile cu cea mai mare parte a echipamentelor utilizate pentru automatizarea instalațiilor de alimentare cu căldură. Acestea se disting prin indicatori înalți ai fiabilității transferului de informații, prin principii de funcționare simple și ușor de înțeles.

Stații termice automatizate

În 1992, organizația care gestionează sectorul energetic municipal din Moscova - MOSTEPLOENERGO - a decis să introducă un APCS modern la una dintre noile sale clădiri. A fost aleasă stația de termoficare RTS „PENYAGINO”. Prima etapă a stației a fost construită ca parte a patru cazane de tip KVGM-100.În acest moment, dezvoltarea Remikonts a dus la apariția complexului software și hardware PTK KVINT. În plus față de Remikonts, complexul a inclus o stație de operator bazată pe un computer personal cu software complet, un pachet software pentru computer - sistem CAD de proiectare asistată.

Funcțiile APCS ale stației termice raionale:

• pornirea complet automată a cazanului dintr-o stare rece înainte de a intra în modul de funcționare făcând clic pe butonul „START” de pe ecranul monitorului;
• menținerea temperaturii apei de ieșire în conformitate cu programul de temperatură;
• controlul consumului de apă pentru hrana animalelor luând în considerare machiajul;
• protecție tehnologică cu întrerupere a combustibilului;
• controlul tuturor parametrilor de inginerie termică și prezentarea lor către operator pe ecranul unui computer personal;
• monitorizarea stării unităților și mecanismelor - „ON” sau „OFF”;
• controlul de la distanță al dispozitivelor de acționare de pe ecranul monitorului și selectarea modurilor de control - manual, la distanță sau automat;
• informarea operatorului cu privire la nereguli în funcționarea controlerelor;
• comunicarea cu dispeceratul zonei prin canalul de informații digitale.

Partea tehnică a sistemului a fost amenajată în patru dulapuri - câte unul pentru fiecare cazan. Fiecare dulap are patru controlere modulare cadru.

Sarcinile între controlere sunt distribuite după cum urmează:

Controlerul nr. 1 a efectuat toate operațiunile de pornire a cazanului. În conformitate cu algoritmul de pornire propus de Teploenergoremont:

• controlerul pornește aspiratorul de fum și aeriseste căminul și coșurile de fum;
• pornește ventilatorul de alimentare cu aer;
• include pompe de alimentare cu apă;
• conectează gazul pentru aprinderea fiecărui arzător;
• prin controlul flăcării deschide gazul principal către arzătoare.

Controlerul nr. 2 realizat într-o versiune duplicat. Dacă în timpul pornirii cazanului, o defecțiune tehnică nu este cumplită, deoarece puteți opri programul și porni din nou, atunci al doilea controler menține modul principal pentru o lungă perioadă de timp.

Are o responsabilitate specială în timpul sezonului rece. În timpul diagnosticării automate a unei situații anormale în camera cazanului, are loc o comutare automată fără defecte de la controlerul principal la cel de rezervă. Protecțiile tehnologice sunt organizate pe același controler. Controlerul nr. 3 conceput pentru funcții mai puțin critice. Dacă eșuează, puteți apela un reparator și așteptați o vreme. Modelul cazanului este programat pe același controler.

Cu ajutorul acestuia, se efectuează o verificare pre-pornire a performanței întregului program de control. De asemenea, este utilizat pentru instruirea personalului operațional. Lucrările la crearea capului ACS al Moscovei RTS PENYAGINO, KOSINO-ZHULEBINO, BUTOVO, ZELENOGRAD au fost efectuate de o echipă de MOSPROMPROEKT (lucru de proiectare), TEPLOENERGOREMONT (algoritmi de control), NIITeplopribor (partea centrală a microprocesorului sistemului).

Subsisteme și funcții

Orice schemă de automatizare a căldării include subsisteme de control, reglare și protecție. Reglarea se efectuează prin menținerea modului optim de ardere prin setarea vidului în cuptor, debitul primar de aer și parametrii lichidului de răcire (temperatură, presiune, debit). Subsistemul de control transmite date reale despre funcționarea echipamentului către interfața om-mașină. Dispozitivele de protecție garantează prevenirea situațiilor de urgență în caz de încălcare a condițiilor normale de funcționare, furnizarea unei lumini, semnal sonor sau oprire a unităților cazanului cu fixarea cauzei (pe o placă grafică, diagramă mnemonică, placă).

4.1. Principiile de bază ale automatizării cazanelor

Funcționarea fiabilă, economică și sigură a unei centrale termice cu un număr minim de personal de întreținere poate fi efectuată numai în prezența controlului termic, reglării și controlului automat al proceselor tehnologice, al semnalizării și al protecției echipamentelor [8].

Principalele decizii privind automatizarea cazanelor sunt luate în procesul de dezvoltare a schemelor de automatizare (diagrame funcționale).Schemele de automatizare sunt dezvoltate în urma proiectării schemelor de inginerie termică și a luării deciziilor privind alegerea echipamentelor principale și auxiliare din camera cazanului, mecanizarea acestuia și comunicațiile de inginerie termică. Echipamentul principal include o unitate de cazan, evacuatoare de fum și ventilatoare, iar echipamentul auxiliar include o unitate de pompare și dezaerare, o stație de tratare a apei chimice, o unitate de încălzire, o stație de pompare a condensului, o stație de distribuție a gazului, o motorină (cărbune) depozit și o sursă de combustibil.

Domeniul de aplicare al automatizării este adoptat în conformitate cu SNiP II-35-76 (secțiunea 15 - „Automatizare”) și cerințele producătorilor de echipamente termo-mecanice.

Nivelul de automatizare a cazanelor depinde de următorii factori tehnici principali:

- tipul cazanului (abur, apă fierbinte, combinat - abur și apă);

- proiectarea cazanului și a echipamentului acestuia (tambur, flux direct, secțiune din fontă presurizată etc.), tipul de tiraj etc.; tipul de combustibil (solid, lichid, gazos, combinat - motorină, pulverizat) și tipul de dispozitiv de ardere a combustibilului (TSU);

- natura sarcinilor de căldură (industriale, de încălzire, individuale etc.);

- numărul cazanelor din camera cazanelor.

La elaborarea unei scheme de automatizare, sunt furnizate principalele subsisteme de control automat, protecție tehnologică, control de la distanță, control tehnologic, blocare tehnologică și semnalizare.

Obiective și obiective

Sistemele moderne de automatizare a cazanelor sunt capabile să garanteze funcționarea fără probleme și eficientă a echipamentelor fără intervenția directă a operatorului. Funcțiile umane sunt reduse la monitorizarea online a stării de sănătate și a parametrilor întregului complex de dispozitive. Automatizarea cazanelor rezolvă următoarele sarcini:

• Pornirea și oprirea automată a cazanelor.
• Reglarea ieșirii cazanului (controlul în cascadă) conform setărilor primare specificate.
• Controlul pompei de rapel, controlul nivelurilor de lichid de răcire în circuitele de lucru și de consum.
• Oprirea de urgență și activarea dispozitivelor de semnalizare în cazul valorilor de funcționare ale sistemului în afara limitelor stabilite.