Automatizácia práce a ochrana paro-vodných kotlov

Všeobecné problémy automatizácie kotlov

Jedným z najpálčivejších problémov modernej civilizácie a zároveň jedným z najstarších problémov, ktoré dostali praktické riešenia, je problém automatizácie. Kuše a pasce dávnych lovcov sú príkladom automatických zariadení, ktoré strieľajú, keď to potrebujú.
Všetky druhy demonštrácií v staroegyptských chrámoch sa začali bez ľudskej účasti, ale až keď nastala vhodná situácia. Masívne zavedenie automatizácie do moderného každodenného života ľudí iba potvrdzuje závažnosť tohto problému v našej dobe. Je to zvlášť viditeľné pri činnostiach ľudskej výroby. Neustály rast jednotkovej kapacity jednotiek, zvyšovanie ich produktivity si vyžaduje rýchlejšie a správnejšie rozhodovanie.

Počet týchto rozhodnutí za jednotku času neustále rastie, rastie aj zodpovednosť za ich správnosť. Psychofyziologické schopnosti človeka mu už neumožňujú zvládnuť spracovanie zvýšeného toku informácií.

Na pomoc prichádza najnovšia počítačová technológia a efektívne metódy teórie riadenia. Stále komplikovanejšie technologické a tepelnotechnické procesy si vyžadujú zvýšenie rýchlosti technických prostriedkov automatizácie. Zároveň rastú náklady na poruchy a rastú požiadavky na spoľahlivosť a životnosť zariadení. Pokrok v oblasti automatizačných nástrojov úzko súvisí so zmenami v elementovej základni výpočtovej techniky. Teraz sú takmer všetky zariadenia postavené na báze mikroprocesorov.

To umožňuje spracovanie zložitejších algoritmov, zvýšenie presnosti merania technologických parametrov a načítanie jednotlivých zariadení funkciami, ktoré im predtým neboli vlastné. A čo je najdôležitejšie, navzájom si vymieňať informácie, ktoré fungujú ako jednotný kontrolný systém.

Čo je to parný kotol?

Parný kotol je jednotka na výrobu pary. V takom prípade môže zariadenie poskytovať 2 typy pary: nasýtenú a prehriatu. Nasýtená para má teplotu 100 ° C a tlak 100 kPa. Prehriata para sa vyznačuje vysokou teplotou (do 500 ° C) a vysokým tlakom (viac ako 26 MPa).

Poznámka: Nasýtená para sa používa na vykurovanie súkromných domov, zatiaľ čo prehriata para sa používa v priemysle a energetike. Lepšie prenáša teplo, preto použitie prehriatej pary zvyšuje účinnosť zariadenia.

Kde sa používajú parné kotly:

1. Vo vykurovacom systéme je para nosičom energie.
2. V energetike sa na výrobu elektriny používajú priemyselné parné stroje (parné generátory).
3. V priemysle sa dá prehriata para použiť na jej premenu na mechanický pohyb a na presun vozidiel.

Automatizačné nástroje pre kotolne

Automatizačné zariadenie:

• snímače procesných parametrov;
• akčné členy, ktoré posúvajú regulačné orgány podľa príkazov správnym smerom;
• riadiace zariadenie, ktoré spracúva informácie zo senzorov v súlade s algoritmami a programami v nich stanovenými a generuje príkazy pre akčné členy;
• zariadenia na výber režimov ovládania a na diaľkové ovládanie akčných členov;
• prostriedky na zobrazovanie a prezentovanie informácií prevádzkovému personálu;
• zariadenia na dokumentáciu a archiváciu technologických informácií;
• prostriedky kolektívnej prezentácie informácií.

Celá táto technológia prešla v druhej polovici minulého storočia revolučnými zmenami, v neposlednom rade vďaka úspechom sovietskej vedy. Napríklad meracie prístroje, ktoré sa často používajú na meranie tlaku, prietoku, rýchlosti a hladiny kvapalín a plynov, ako aj na meranie sily a hmotnosti, zmenili fyzikálny princíp citlivého prvku.

Namiesto membrány, ktorá sa ohýba pôsobením sily a pohybuje tyčou elektromechanického meniča, začali používať metódu tenzometra. Jej podstatou je, že niektoré materiály menia svoje elektrické parametre mechanickým pôsobením. Citlivý merací obvod zachytáva tieto zmeny a výpočtové zariadenie zabudované v prístroji ich prevádza do hodnoty technologického parametra.

Zariadenia sa stali kompaktnejšie, spoľahlivejšie a presnejšie. A technologicky vyspelejšie vo výrobe. Moderné akčné členy akceptujú nielen príkazy „zapnuté“ a „vypnuté“, ako to bolo dlhé roky. Môžu prijímať príkazy v digitálnom kóde, nezávisle ich dekódovať, vykonávať a hlásiť svoje akcie a stav. Riadiaca technológia prešla od regulátorov žiaroviek a obvodov reléových kontaktov k regulačným, logickým a demonštračným regulátorom na báze mikroprocesorov.

Testy prvého sovietskeho regulačného regulátora na báze mikroprocesorov vyvinutého spoločnosťou NIITeplopribor sa uskutočnili v januári 1980 na vzdelávacom TPP Moskovského energetického ústavu. CHPP funguje ako súčasť spoločnosti Mosenergo. Podľa prvých slabík troch slov názvu bol výrobok pomenovaný „Remikont“. O päť rokov neskôr sa uskutočnili ďalšie rozsiahle priemyselné testy Remikonts v troch silných priemyselných zariadeniach. A od tohto okamihu sa do nových APCS v celej krajine a do zahraničných projektov vkladali iba mikroprocesorové kontroléry.

V zahraničí sa používanie takýchto radičov v automatizačných systémoch rôznych objektov začalo o niečo skôr. Mikroprocesorový radič je výpočtové zariadenie určené špeciálne na riadenie technologického objektu a umiestnené v jeho bezprostrednej blízkosti.

Regulátor sa skladá z nasledujúcich blokov a zariadení:

• Zdroj;
• kalkulačka;
• vstupná jednotka pre analógové signály rôznych výkonov s galvanickým oddelením;
• vstupné zariadenie pre diskrétne signály aktívne (vo forme napätia) a pasívne (vo forme suchého kontaktu);
• výstupná jednotka pre analógové signály rôznych výkonov s galvanickým oddelením;
• výstupné zariadenie pre diskrétne signály aktívne a pasívne;
• zariadenie rozhrania na pripojenie radiča k informačnému poľu systému.

Komunikačné protokoly

Automatizácia kotolní na báze mikrokontrolérov minimalizuje použitie reléových spínacích a riadiacich elektrických vedení vo funkčnom obvode. Priemyselná sieť so špecifickým rozhraním a protokolom na prenos údajov sa používa na komunikáciu hornej a dolnej úrovne ACS, na prenos informácií medzi senzormi a riadiacimi jednotkami a na prenos príkazov do výkonných zariadení. Najbežnejšie používané štandardy sú Modbus a Profibus. Sú kompatibilné s väčšinou zariadení používaných na automatizáciu zariadení na zásobovanie teplom. Vyznačujú sa vysokými ukazovateľmi spoľahlivosti prenosu informácií, jednoduchými a zrozumiteľnými princípmi fungovania.

Automatizované tepelné stanice

V roku 1992 sa organizácia, ktorá riadi moskovský komunálny energetický sektor - MOSTEPLOENERGO - rozhodla zaviesť moderný APCS v jednej zo svojich nových budov. Bola zvolená stanica diaľkového vykurovania RTS „PENYAGINO“. Prvá etapa stanice bola postavená ako súčasť štyroch kotlov typu KVGM-100.V tejto dobe viedol vývoj Remikonts k vzniku softvérového a hardvérového komplexu PTK KVINT. Okrem samotných Remikonts obsahoval komplex aj operátorskú stanicu založenú na osobnom počítači s úplným softvérom, softvérový balík pre počítač CAD s podporou systému.

Funkcie APCS okresnej tepelnej stanice:

• plne automatické spustenie kotla z chladného stavu pred vstupom do prevádzkového režimu kliknutím na tlačidlo „ŠTART“ na obrazovke monitora;
• udržiavanie teploty výstupnej vody v súlade s teplotným plánom;
• kontrola spotreby napájacej vody s prihliadnutím na doplnenie;
• technologická ochrana s prerušením dodávky paliva;
• kontrola všetkých parametrov tepelnej techniky a ich prezentácia operátorovi na obrazovke osobného počítača;
• sledovanie stavu jednotiek a mechanizmov - „ZAPNUTÉ“ alebo „VYPNUTÉ“;
• diaľkové ovládanie akčných členov z obrazovky monitora a výber režimov ovládania - manuálne, diaľkové alebo automatické;
• informovanie prevádzkovateľa o porušeniach pri činnosti kontrolórov;
• komunikácia s dispečerom oblasti cez digitálny informačný kanál.

Technická časť systému bola usporiadaná do štyroch skriniek - jednej pre každý kotol. Každá skrinka má štyri rámovo-modulárne ovládače.

Úlohy medzi radičmi sú rozdelené takto:

Kontrolór # 1 vykonal všetky operácie na uvedenie kotla do prevádzky. V súlade s spúšťacím algoritmom navrhnutým spoločnosťou Teploenergoremont:

• regulátor zapne odsávač dymu a odvetrá kúrenisko a komíny;
• zapne ventilátor prívodu vzduchu;
• zahŕňa vodovodné čerpadlá;
• pripája plyn na zapálenie každého horáka;
• reguláciou plameňa otvára hlavný plyn do horákov.

Kontrolór # 2 vyhotovené v duplikáte. Ak počas spustenia kotla nie je porucha zariadenia strašná, pretože môžete zastaviť program a začať odznova, potom druhý ovládač udržiava hlavný režim dlho.

Počas chladného obdobia má osobitnú zodpovednosť. Pri automatickej diagnostike abnormálnej situácie v kotolni dochádza k automatickému nerušenému prepnutiu z hlavného regulátora na rezervný. Technologické ochrany sú organizované na rovnakom radiči. Kontrolór č určené pre menej kritické funkcie. Ak zlyhá, môžete zavolať opravára a chvíľu počkať. Model kotla je naprogramovaný na rovnakom regulátore.

S jeho pomocou sa vykoná predštartová kontrola výkonu celého kontrolného programu. Používa sa tiež na školenie prevádzkového personálu. Práce na vytvorení vedúceho ACS moskovských RTS PENYAGINO, KOSINO-ZHULEBINO, BUTOVO, ZELENOGRAD vykonal tím MOSPROMPROEKT (projekčné práce), TEPLOENERGOREMONT (kontrolné algoritmy), NIITeplopribor (centrálna časť systému) .

Subsystémy a funkcie

Akákoľvek schéma automatizácie kotolne obsahuje riadiace, regulačné a ochranné subsystémy. Regulácia sa vykonáva udržiavaním optimálneho režimu spaľovania nastavením podtlaku v peci, prietoku primárneho vzduchu a parametrov chladiacej kvapaliny (teplota, tlak, prietok). Riadiaci subsystém vydáva skutočné údaje o prevádzke zariadenia na rozhranie človek-stroj. Ochranné zariadenia zaručujú prevenciu proti havarijným situáciám v prípade porušenia bežných prevádzkových podmienok, dodávky svetla, zvukového signálu alebo odstavenia kotlových jednotiek s fixáciou príčiny (na grafickom displeji, mnemotechnickej schéme, doske) .

4.1. Základné princípy automatizácie kotlov

Spoľahlivú, ekonomickú a bezpečnú prevádzku kotolne s minimálnym počtom pracovníkov údržby je možné vykonávať iba za prítomnosti tepelnej kontroly, automatickej regulácie a kontroly technologických procesov, signalizácie a ochrany zariadení [8].

Hlavné rozhodnutia o automatizácii kotolní sa prijímajú v procese vývoja automatizačných schém (funkčné diagramy).Automatizačné schémy sa vyvíjajú na základe návrhu tepelnotechnických schém a rozhodovania o výbere hlavného a pomocného zariadenia kotolne, jej mechanizácii a tepelnotechnických komunikáciách. Hlavné vybavenie zahŕňa kotlovú jednotku, odsávače dymu a ventilátory a medzi pomocné vybavenie patrí čerpaciu a odvzdušňovaciu jednotku, chemickú úpravňu vody, vykurovaciu jednotku, čerpaciu stanicu kondenzátu, distribučnú stanicu plynu, vykurovací olej (uhlie) sklad a dodávka paliva.

Rozsah automatizácie je prijatý v súlade s normou SNiP II-35-76 (časť 15 - „Automatizácia“) a požiadavkami výrobcov tepelných mechanických zariadení.

Úroveň automatizácie kotolní závisí od nasledujúcich hlavných technických faktorov:

- typ kotla (para, horúca voda, kombinovaná - para a voda);

- konštrukcia kotla a jeho vybavenie (bubon, priamy prúd, liatinový prierez s natlakovaním atď.), typ ťahu atď.; druh paliva (tuhé, kvapalné, plynné, kombinované - plynový olej, práškové) a typ zariadenia na spaľovanie paliva (TSU);

- charakter tepelných záťaží (priemyselné, vykurovacie, individuálne atď.);

- počet kotlov v kotolni.

Pri zostavovaní automatizačnej schémy sú poskytované hlavné subsystémy automatického riadenia, technologickej ochrany, diaľkového ovládania, riadenia tepelnej techniky, technologického blokovania a signalizácie.

Ciele a ciele

Moderné automatizačné systémy kotlov sú schopné zaručiť bezproblémovú a efektívnu prevádzku zariadení bez priameho zásahu obsluhy. Ľudské funkcie sa redukujú na online sledovanie zdravia a parametrov celého komplexu zariadení. Automatizácia kotolne rieši nasledujúce úlohy:

• Automatické spustenie a zastavenie kotlov.
• Regulácia výkonu kotla (kaskádové riadenie) podľa zadaných primárnych nastavení.
• Ovládanie pomocného čerpadla, kontrola hladiny chladiacej kvapaliny v pracovnom a spotrebnom okruhu.
• Núdzové zastavenie a aktivácia signalizačných zariadení v prípade prevádzkových hodnôt systému mimo stanovených limitov.