Automatizácia kotolní: popis, zariadenie a schéma

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Na reguláciu a optimalizáciu fungovania kotlových jednotiek sa už v počiatočných fázach automatizácie priemyslu a výroby začali využívať technické prostriedky. Súčasná úroveň rozvoja v tejto oblasti môže výrazne zvýšiť ziskovosť a spoľahlivosť kotlových zariadení, zabezpečiť bezpečnosť a intelektualizáciu práce personálu údržby.

Ciele a ciele

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

• Automatické spustenie a zastavenie kotlov.
• Regulácia výkonu kotla (kaskádové ovládanie) podľa daných primárnych nastavení.
• Ovládanie napájacích čerpadiel, kontrola hladínchladiaca kvapalina v pracovnom a spotrebnom okruhu.
• Núdzové zastavenie a aktivácia signalizačných zariadení v prípade, že prevádzkové hodnoty systému prekročia stanovené limity.

Objekt automatizácie

Zariadenie kotla ako objekt regulácie je komplexný dynamický systém s mnohými vzájomne prepojenými vstupnými a výstupnými parametrami. Automatizáciu kotolní komplikuje skutočnosť, že rýchlosť technologických procesov v parných jednotkách je veľmi vysoká. Medzi hlavné nastaviteľné hodnoty patria:

• prietok a tlak chladiacej kvapaliny (voda alebo para);
• vypúšťanie do pece;
• úroveň kŕmnej nádrže;
• V posledných rokoch sa na kvalitu pripravenej palivovej zmesi a v dôsledku toho aj na teplotu a zloženie produktov dymových výfukových plynov kladú zvýšené environmentálne požiadavky.

Úrovne automatizácie

Stupeň automatizácie sa nastavuje pri projektovaní kotolne alebo pri generálnej oprave/výmene zariadenia. Môže siahať od manuálneho ovládania podľa indikácií prístrojového vybavenia až po plne automatické ovládanie podľa algoritmov závislých od počasia. Úroveň automatizácie je primárne určená účelom, kapacitou a funkčnými vlastnosťami prevádzky zariadenia.

Moderná automatizácia kotolne znamená integrovaný prístup - podsystémy pre monitorovanie a reguláciu jednotlivých technologických procesov sú spojené do jednej siete s funkčnýmiskupinová kontrola.

Celková štruktúra

Automatizácia kotolní je postavená na dvojúrovňovom systéme riadenia. Nižšia (poľná) úroveň zahŕňa lokálne automatizačné zariadenia na báze programovateľných mikrokontrolérov, ktoré realizujú technickú ochranu a blokovanie, úpravu a zmenu parametrov, primárne meniče fyzikálnych veličín. Patria sem aj zariadenia určené na konverziu, kódovanie a prenos informačných údajov.

Vyššia úroveň môže byť reprezentovaná ako grafický terminál zabudovaný do riadiacej skrine alebo ako pracovisko operátora založené na osobnom počítači. Zobrazuje všetky informácie prichádzajúce z mikrokontrolérov a senzorov nižšej úrovne systému a zadáva prevádzkové príkazy, úpravy a nastavenia. Okrem procesného dispečingu sú riešené úlohy optimalizácie režimov, diagnostiky technického stavu, analýzy ekonomických ukazovateľov, archivácie a uchovávania dát. V prípade potreby sa informácie prenesú do všeobecného systému riadenia podniku (MRP / ERP) alebo lokality.

Automatizácia kotlového zariadenia

Moderný trh je široko zastúpený individuálnymi prístrojmi a zariadeniami, ako aj domácimi a zahraničnými automatizačnými súpravami pre parné a teplovodné kotly. Automatizačné nástroje zahŕňajú:

• zapaľovanie a ovládanie plameňa, štartovanie ariadenie procesu spaľovania paliva v spaľovacej komore kotla;
• špecializované senzory (merače ťahu a tlaku, senzory teploty a tlaku, analyzátory plynov atď.);
• pohony (elektromagnetické ventily, relé, servopohony, frekvenčné meniče);
• ovládacie panely pre kotly a všeobecné vybavenie kotlov (panely, dotykové obrazovky);
• rozvádzače, komunikačné linky a napájanie.

Pri výbere technických prostriedkov riadenia a monitorovania je potrebné venovať najväčšiu pozornosť bezpečnostnej automatike, ktorá vylučuje vznik núdzových a núdzových situácií.

Subsystémy a funkcie

Akákoľvek schéma automatizácie kotolne zahŕňa riadiace, regulačné a ochranné podsystémy. Regulácia sa vykonáva udržiavaním optimálneho režimu spaľovania nastavením podtlaku v peci, prietoku primárneho vzduchu a parametrov chladiacej kvapaliny (teplota, tlak, prietok). Riadiaci subsystém odosiela aktuálne údaje o prevádzke zariadenia do rozhrania človek-stroj. Ochranné zariadenia zaručujú predchádzanie havarijným situáciám pri narušení normálnych prevádzkových podmienok, dodanie svetelného, zvukového signálu alebo odstavenie kotlových jednotiek s fixáciou príčiny (na grafickom displeji, mnemotechnickom diagrame, štíte).

Komunikačné protokoly

Automatizácia kotolní na báze mikrokontrolérov minimalizuje využitie vo funkcionaliteschéma spínania relé a riadiacich elektrických vedení. Na prepojenie hornej a dolnej úrovne automatizovaného riadiaceho systému, prenos informácií medzi snímačmi a ovládačmi, na preklad príkazov do akčných členov sa používa priemyselná sieť so špecifickým rozhraním a protokolom prenosu dát. Najpoužívanejšie štandardy sú Modbus a Profibus. Sú kompatibilné s väčšinou zariadení používaných na automatizáciu vykurovacích zariadení. Vyznačujú sa vysokou mierou spoľahlivosti prenosu informácií, jednoduchými a zrozumiteľnými princípmi fungovania.

Úspora energie a sociálne účinky automatizácie

Automatizácia kotolní úplne eliminuje možnosť nehôd so zničením kapitálových budov, smrťou obsluhujúceho personálu. ACS je schopný zabezpečiť normálne fungovanie zariadení 24 hodín denne, pričom minimalizuje vplyv ľudského faktora.

Vo svetle neustáleho rastu cien palivových zdrojov nie je energeticky úsporný efekt automatizácie najmenej dôležitý. Úsporu zemného plynu, dosahujúcu až 25 % za vykurovaciu sezónu, zabezpečuje:

• optimálny pomer "plyn/vzduch" v palivovej zmesi vo všetkých prevádzkových režimoch kotolne, korekcia o úroveň obsahu kyslíka v produktoch spaľovania;
• možnosť prispôsobiť nielen kotly, ale aj plynové horáky;
• regulácia nielen teploty a tlaku chladiacej kvapaliny na vstupe a výstupe z kotlov, ale aj zohľadnenie parametrov prostredia(technológia kompenzovaná počasím).

Automatizácia vám navyše umožňuje implementovať energeticky efektívny algoritmus na vykurovanie nebytových priestorov alebo budov, ktoré sa nepoužívajú cez víkendy a sviatky.