Автоматическое регулирование судовых вспомогательных котлов

Задачи и цели

Современные системы автоматизации котельных способны гарантировать безаварийную и эффективную эксплуатацию оборудования без непосредственного вмешательства оператора. Функции человека сводятся к онлайн-мониторингу работоспособности и параметров всего комплекса устройств. Автоматизация котельных решает следующие задачи:

• Автоматический запуск и останов котлоагрегатов.
• Регулирование мощности котлов (управление каскадом) согласно заданным первичным настройкам.
• Управление подпитывающими насосами, осуществление контроля уровней теплоносителя в рабочем и потребительском контурах.
• Аварийный останов и включение сигнализирующих устройств, в случае выхода рабочих значений системы за установленные пределы.

  

Совершенствование систем автоматики паровых котлов: залог их надежной эксплуатации

Рассмотрен вопрос использования современных систем автоматизации при эксплуатации паровых котлов, с помощью которых мы контролируем все факторы технологического процесса. Это происходит через измерение основных параметров работы котлоагрегатов и своевременную сигнализацию о сбоях в котельной системе. Тем самым, мы обеспечиваем долговечное и безаварийное функционирование котельных, а также повышаем безопасность технического персонала.

Снижение количества аварийных ситуаций при эксплуатации паровых котлов, одна из главных задач, над решением которой трудятся специалисты многих предприятий. Весь опыт диагностического и эксплуатационного контроля за паровыми котлами, показывает опасность несвоевременной и некачественной диагностики технического состояния котлоагрегатов. Когда же недостаткам в контроле сопутствуют и нарушения правил эксплуатации паровых котлов, то во многих случаях, это приводит к авариям и взрывам [1].

Если перечислить главные причины аварий паровых котлов, то перед нами предстанет следующий список: снижение уровня воды, превышение нормативного давления, нарушение водного режима, дефекты, возникшие при изготовлении и ремонте.

Важно соблюдать очередность технологических операций при наступлении внештатной ситуации. Например, в случае снижения уровня воды в котле, обслуживающий персонал обязан выполнить следующие операции: 1) отключить подачу топлива, 2) отключить аэрацию топки путём выключения дымососа и вентилятора, 3) прекратить продувку, 4) остановить питание котла, перекрыв вентиль питательной линии, 5) перекрыть парозапорный вентиль котла (ГПЗ). Подпитка котла категорически запрещается. Наполнение котла водой с целью определения возможных повреждений при снижении уровня воды и охлаждения барабана котла до температуры окружающего воздуха, можно производить только по распоряжению начальника котельной. К чему же приводит несанкционированное заполнение водой парового котла при его аварийном упуске? Если уровень воды снизился ниже предельно допустимого, прекращается охлаждение экранных труб изнутри и температура их нагрева значительно возрастает. Если при этом, в систему котлоагрегата пустить воду, то она мгновенно перейдет в пар, вызвав резкий скачок давления, что и приведет к взрыву. Некоторые случаи взрыва паровых котлов представлены следующим печальным списком.

Так, 7 февраля 2020 года в Республике Казахстан, в селе Акмол Целиноградского района в отдельно стоящем здании — котельной произошел взрыв котла. В результате произошло обрушение и возгорание стен.

15 февраля 2020 года в Республике Беларусь, в Логойском районе на территории ГУО «Октябрьская СШ» взорвался паровой котел, в результате чего погиб 24-летний местный житель.

20 сентября 2020 года в 21 час 10 минут в котельной ОАО «Теплосервис» (г. Кореновск, Краснодарский край), осуществляющей теплоснабжение Центральной районной больницы, муниципального образования Кореновский район Краснодарского края, произошло разрушение котла КСВа — 2,5Гс и частичное обрушение стен и кровли котельной.

1 октября 2020 года в якутском поселке Батагай Верхоянского района на производственной базе по производству пенополистирола произошел взрыв парового котла, в результате которого погибли три человека

11 ноября 2020 года в городе Кисловодске произошел взрыв газового котла в котельной № 4 на улице Островского.

Статистика показывает, что взрывы происходят с настораживающим постоянством. Как же предотвратить внештатные ситуации? В первую очередь необходимо совершенствовать систему автоматики и защиты паровых и водогрейных котлов.

Автоматика котлов должна соответствовать следующим требованиям: 1)наличие достаточного количества блоков контроля герметичности газовых клапанов БКГ; 2) полная автоматизация розжига растопочной группы горелок котлов; 3) установка более совершенных систем автоматики должна быть привязана к существующим частотным приводам, управляющих дымососами и дутьевыми вентиляторами; 4) простота управления [3].

Например, основное управление системой котлоагрегата рекомендуем организовать с применением оборудования компании ОВЕН. Анализируя производственный опыт, можно сказать, что внедрение программируемого логического контроллера ПЛК100, компании ОВЕН, позволяет реализовать следующие задачи автоматизации паровых котлов(например, для котлов ПТВМ-30): 1) автоматическое сопровождение всего процесса розжига котла в строгой последовательности (запуск вентиляция топки, запуск программы контроля герметичности газовых клапанов, запуск продувки газопровода, проверка защиты, розжиг запальника и первой горелки растопочной группы по сигналу оператора, розжиг запальника и второй горелки растопочной группы по сигналу оператора, розжиг последующих горелок, прогрев котла, работа котла); 2) последовательное подключение необходимых элементов защиты; 3) мониторинг надежности автоматики безопасности; 4) фиксирование в памяти ЭВМ первопричины аварии котла; 5) мониторинг исправности регуляторов, модулей ввода/вывода и программируемого логического контроллера ПЛК, с помощью которого управляется котел; 6) контроль за количеством включенных горелок; 7) работа электронного самописца, для контроля заданных параметров котла на ПК оператора.

Если рассматривать проблему автоматизации парового котла типа ДКВР 10/13, то для решения задач автоматизации необходимо использовать сертифицированные отечественные средства автоматизации, которые выполнены на базе контроллера Текон УС ТКМ410 . Системное программное обеспечение предоставляется заводом изготовителем комплектно с контроллером. Предоставление текущей, а также заархивированной информации выполняется на панели оператора V04 . Все средства автоматизации размещаются на автоматизированном месте оператора (АРМ) в виде щита ШУК (шкаф управления котлом). Для сбора информации в микропроцессорную систему используются отечественные датчики со стандартными дискретными и аналоговыми выходными сигналами. Датчики подобраны из соображений экономичности, точности и надежности, и размещаются на общем стативе для удобства эксплуатации. Местный контроль параметров газа, разрежения, воздуха и уровня ведется приборами, установленными на фронте котла.

Автоматизацию безопасности процессов паровых котлов типа ДЕ (ДЕ-4–14ГМ, ДЕ-10–24ГМ, ДЕ-6.5–14ГМ, ДЕ-10–14ГМ, ДЕ-16–14ГМ, ДЕ-16–24ГМ, ДЕ-25–14ГМ, ДЕ-25–24ГМ), которые предназначены для выработки насыщенного и перегретого пара, рекомендуем построить на базе микропроцессорного устройства (контроллера) АГАВА 6432.

Контроллер АГАВА 6432 при работе на газовом или жидком топливе в соответствии с руководством по эксплуатации на котел, федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности, техническими регламентами РФ и ТС в области безопасности, обеспечивает: 1) автоматическую проверку герметичности газовых клапанов, 2) автоматический розжиг горелки котла на газе, 3) полуавтоматический или ручной розжиг горелки на жидком топливе, 4) послеаварийную вентиляцию топки не менее 10 минут.

Защитное отключение горелки наступает при фиксации одного из событий: 1) повышении/понижении давления газа перед горелкой; 2) понижении давления жидкого топлива перед горелкой; 3) понижении давления воздуха перед горелкой; 4) понижении разряжения в топке; 5) повышении уровня в барабане котла выше верхнего аварийного; 6) понижении уровня в барабане котла ниже нижнего аварийного; 7) повышении давления пара в барабане котла; погасании факела горелки или запальника; 9) отключении дымососа; 10) отключении дутьевого вентилятора; 11) прекращения подачи электроэнергии или исчезновения напряжения на устройствах дистанционного и автоматического управления и средствах измерения.

Кроме реализации всех обязательных защит автоматика, на базе микропроцессорного устройства (контроллера) АГАВА 6432, выполняет: 1)автоматическое плавное регулирование мощности котла по давлению пара в барабане котла или давлению газа на котел; 2) автоматическое плавное регулирование соотношения топливо/воздух путем управления исполнительными механизмом направляющего аппарата вентилятора или частотно-регулируемым приводом двигателя вентилятора; 3) автоматическое плавное регулирование разрежения в топке котла путем управления исполнительными механизмами направляющего аппарата дымососа или частотно-регулируемым приводом двигателя дымососа; 4) автоматическое плавное регулирование уровня воды в барабане котла путем управления исполнительным механизмом регулирующего клапана на подаче воды в котел; 5) коррекцию таблицы соотношения топливо/воздух по содержанию кислорода в отходящих газах или по температуре воздуха поступающего на горелку; 6) управление и защиту котла при работе на резервном жидком топливе.

Для регистрации событий и основных технологических параметров котла в контроллере реализован электронный регистратор.

Систему автоматизации водогрейного котла типа КВГМ, целесообразно строить на базе контроллера КР-300ИШ с «верхним уровнем» управления.

При этом, система автоматизации использует для отображения и управления персональный компьютер и SCADA-систему TRACE MODE 5,0.

Рассмотрим основные элементы комплекта автоматики на базе контроллера КР-300ИШ, позволяющие эффективно управлять котлом типа КВГМ. Ими являются:

1) щит программного управления ЩУК, в котором установлены:

? контроллер многофункциональный микропроцессорный КР-300ИШ КГЖТ.421457.001 в составе:

а) блок контроллера БК-Ш-1–1-ХХХ-20–1,5–1 с клеммно-блочными соединителями КБС-72Ш;

б) блок БУСО-Ш-ХХХХ-0–1,5 с клеммно-блочными соединителями КБС-96Ш-1,5;

в) блоки питания контроллера БП-Ш-1–9 и БП-4М;

? измерители температуры и давления 2ТРМ1;

2) щит исполнительных устройств, в котором установлены:

? автоматические выключатели, коммутационная и защитная аппаратура;

? пускатели бесконтактные реверсивные ПБР-2М;

? блоки питания Карат-22, БП-10, БУС-30;

3) программное обеспечение «LEONA»;

4) программное обеспечение «TRACE MODE»;

5) преобразователи давления с электрическим выходом типа Метран-100, ТСМ-0193, ТСП-0193 и исполнительные механизмы типа МЭОФ-100/25–0,25у-99;

6) запально-защитное устройство ЗЗУ-4;

7) отборные устройства импульсов давления воздуха, разрежения в топке, давления воды, а также электромагнитные расходомеры для измерения расхода воды от котла.

Таким образом, используя современные системы автоматизации при эксплуатации паровых котлов, мы контролируем все факторы технологического процесса. Это происходит через измерение основных параметров работы котлоагрегатов и своевременную сигнализацию о сбоях в котельной системе. Тем самым, мы обеспечиваем долговечное и безаварийное функционирование котельных, а также повышаем безопасность технического персонала.

Литература:

1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением» (приказ Ростехнадзора № 116 от 25.03.2014 г.).
2. СП 62.13330.2011* Газораспределительные системы. Актуализированная редакция СНиП 42–01–2002 (с Изменением N 1)
3. СП 89.13330.2012 Котельные установки. Актуализированная редакция СНиП II-35–76. СП (Свод правил) от 30 июня 2012 года № 89.13330.2012
4. ГОСТ Р 54961–2012 Системы газораспределительные. Сети газопотребления. Общие требования к эксплуатации. Эксплуатационная документация. ГОСТ Р от 22 августа 2012 года № 54961–2012
5. ГОСТ 21204–97 Горелки газовые промышленные. Общие технические требования (с Изменениями N 1, 2). ГОСТ от 25 апреля 1997 года № 21204–97

Объект автоматизации

Котельное оборудование как объект регулирования является сложной динамической системой со множеством взаимосвязанных входных и выходных параметров. Автоматизация котельных осложняется тем, что в паровых агрегатах очень велики скорости протекания технологических процессов. К основным регулируемым величинам относят:

• расход и давление теплоносителя (воды или пара);
• разряжение в топке;
• уровень в питательном резервуаре;
• в последние годы повышенные экологические требования предъявляются к качеству приготавливаемой топливной смеси и, как следствие, к температуре и составу продуктов дымоудаления.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

4.5 Барабанный паровой котел как объект управления

Принципиальная схема технологического процесса, протекающего в барабанном паровом котле, показана на рис. 4.5.1. Топливо поступает через горелочные устройства в топку 7, где его сжигают обычно факельным способом. Для поддержания процесса горения в топку по­дают воздух в количестве QB.

Его нагнетают с помощью вентилятора ДВ и предварительно нагревают в воздухоподогревателе
9.
Образовавшиеся в процессе горения дымовые газы Qг

отсасывают из топки дымососом ДС. Попутно они проходят через поверхности на­грева пароперегревателей 5,
6
, водяного экономайзера
8
, воздухопо­догревателя
9
и удаляются через дымовую трубу в атмосферу.

Процесс парообразования протекает в подъемных трубах циркуля­ционного контура 2, экранирующих камерную топку и снабжаемых водой из опускных труб 3.

Насыщенный пар Gб из барабана
4
поступает в пароперегреватель, где нагревается до установленной температуры за счет радиации факела и конвективного обогрева топочными газами. При этом температуру перегрева пара регулируют в пароохладителе 7 с помощью впрыска воды Gвпр.

Основными регулируемыми величинами котла служат расход пере­гретого пара Gп.п

, его давление
Pп.п
и температура t
п.п
. Расход пара является переменной величиной, а его давление и температуру поддерживают вблизи постоянных значений в пределах допустимых отклонений, что обусловлено требованиями заданного режима работы турбины или иного потребителя тепловой энергии.

Кроме того, следует поддерживать в пределах допустимых откло­нений значения следующих величин:

уровня воды в барабане Hб

— регулируют изменением подачи питательной воды
GП.В
;

разрежения в верхней части топки ST

— регулируют изменением подачи дымососов, отсасывающих дымовые газы из топки;

Рис. 4.5.1. Принципиальная технологическая схема барабанного котла:

ГПЗ — главная паровая задвижка; РПК — регулирующий питательный клапан; 1

— топка;
2
— циркуляционный контур;
3
— опускные грубы;
4
— барабан;
5,6
— пароперегреватели; 7 — пароохладитель;
8
— экономайзер;
9
— воздухоподогреватель

4.6 Регулирование процессов горения и парообразования

Рис. 4.6.5 Принципиальная схема регулирования

давления пара перед турбиной:

1 — регулятор подачи топлива; 2 — регулятор частоты вращения (скорости); 3 — регулирующие клапаны турбины; 4 — регулятор давления; 5 — электропривод синхронизатора турбины

Принципиальная схема замкнутой АСР давления пара перед турбиной для рас­сматриваемого случая изображена на рис. 4.6.5, линия а.

На этой схеме давление пара поддерживает регулятор давления
4
, воздействующий на регулятор подачи топлива У, а частоту вращения ротора турбины — регулятор скорости
2.
В базовом режиме воздействие регулятора давления должно быть переключе­но на механизм управления регулирующими клапанами турбины 3 через электро­привод синхронизатора турбины 5 (рис. 4.6.5 — линия б).

Регулирование группы котлов с общим паропроводом. Принципиальная схема регулирования для этого случая (схема с главным регулятором) изображена на рис. 4.6.7, а. Поддержание давления пара в общей магистрали вблизи постоянного значения в установившемся режиме обеспечивает подача заданного количества топлива в топку каждого котла. В переходном режиме, вызванном изменением об­щей паровой нагрузки, давление пара регулируют подачей топлива в каждый ко­тел или часть из них. При этом могут быть два случая.

Все котлы работают в регулирующем режиме. Отклонение давления пара в общем паропроводе рм приведет к появлению соответствующего сигнала на входе главного регулятора 3. Он управляет регуляторами подачи топлива всех котлов. Доля участия каждого из них в суммарной паровой нагрузке устанавливается с по­мощью задатчиков ручного управления (ЗРУ).

Часть агрегатов переводят в базовый режим отключением связей регуля­торов подачи топлива с главным регулятором. Давление пара в общем паропрово­де регулируют агрегаты, связи которых с главным регулятором не нарушены. Такое решение целесообразно при большом числе параллельно работающих кот­лов, когда нет необходимости держать все агрегаты в регулирующем режиме.

Рис. 4.6.7. Принципиальные схемы регулирования давления пара в общем паропрово­де с главным регулятором (а) и стабилизацией расходов топлива (б):

1 — регулятор подачи топлива; 2 — регулятор частоты вращения турбины; 3 — главный регулятор давления пара; К1,К2 — котлы; Т1, Т2 — турбины

В первом случае обеспечивают равномерное распределение нагрузок со стороны потребителя пара между отдельными агрегатами, во втором — стабильность паровой нагрузки агрегатов, работающих в базовом режиме.

Проследим за работой АСР с главным регулятором при внутритопочных возмущениях. Предположим, что возмущение поступает по каналу подачи топлива.

Рис. 4.6.8 Регулирование подачи топлива по схеме «задание—теплота»:

а, б — структурная и функциональная схемы; I, II — внешний и внутренний контуры; 1 — регулятор давления пара; 2, 3 — регуляторы топлива; 4,5 — дифференциаторы

Еще меньшей инерционностью по сравнению с сигналом по теплоте обладает сигнал по тепловосприятию топочных экранов ?pq. Его использование в АСР теп­ловой нагрузки вместо сигнала по теплоте позволяет улучшить качество регулиро­вания за счет роста быстродействия стабилизирующего контура II (см. рис. 8.8, а).

Регулирование экономичности процесса горения. Экономичность работы котла оценивают по КПД, равному отношению полезной теплоты, затраченной на генерирование и перегрев пара, к располагаемой теплоте, которая могла быть получена при сжигании всего топлива.

Кривые переходного процесса участка по содержанию кислорода 02 в дымо­вых газах за пароперегревателем при нанесении возмущения увеличением расхода воздуха ?Qв, направляющими аппаратами (НА) дутьевых вентиляторов в процентах указателя положения (% УП) и газового топлива ?BT

м3/ч, приведены на рис. 4.6.9, б. Инерционность участка зависит от объема топочной камеры и при­мыкающего к ней газохода, а также от запаздывания в измерительном устройстве. При математическом описании динамических свойств этот участок представляют в виде последовательного соединения двух звеньев: транспортного запаздывания t и инерционного первого порядка с постоянной времени T [26].

Способы и схемы регулирования. Основным способом регулирования избытка воздуха за пароперегревателем служит изменение его количества, подаваемого в топку с помощью дутьевых вентиляторов. Существует несколько вариантов схем автоматического управления подачей воздуха в зависимости от способов косвенной оценки эконо­мичности процесса горения по соотношению различных сигналов.

1. Регулирование экономичности по соотношению топливо — воздух. При по­стоянном качестве топлива его расход и количество воздуха, необходимое для обеспечения требуемой полноты сгорания, связаны прямой пропорциональной зависимостью, устанавливаемой в результате режимных испытаний. Если из­мерение расхода топлива выполняют достаточно точно, то поддержание опти­мального избытка воздуха можно реализовать, используя схему регулирования, известную под названием топливо — воздух (рис. 4.6.10, а). При газообразном топ­ливе требуемое соотношение между количествами газа и воздуха осуществляют сравнением перепадов давлений на сужающих устройствах, устанавливаемых на газопроводе и на воздухоподогревателе рвп или же на специальном измерительном устройстве расхода воздуха. Разность этих сигналов подается на вход автоматического регулятора экономичности, управляющего подачей дутьевых вентиляторов.

Непрерывное измерение расхода твердого топлива, как уже отмечалось, является нерешенной проблемой. Иногда расход пылевидного топлива оценивают, наример, по положению регулирующего органа (траверсы плоского контроллера), которое определяет лишь частоту вращения питателей, но не расход пыли. Такой способ регулирования не учитывает качественного изменения состава и расхода топлива, связанного с увеличением или уменьшением скорости транспортирующего воздуха или с нарушением нормальной работы питателей пыли. Поэтому применение схемы топливо — воздух оправдано лишь при наличии жид­кого или газообразного топлива постоянного состава.

2. Регулирование экономичности по соотношению пар — воздух. На единицу расхода различного по составу топлива необходимо различное количество воздуха. На единицу теплоты, выделяющейся при сгорании разных видов топлив, требуется одно и то же его количество. Поэтому если оценивать тепловыделение в топке по расходу пара и изменять подачу воздуха в соответствии с изменениями этого расхода, то в принципе можно достичь оптимального избытка воздуха.

3. Этот принцип регулирования подачи воздуха используют в схеме пар — воз­дух (рис. 6.6.10, б).

Регулирование экономичности по соотношению сигналов теплота — воз­дух (рис.6.6.10, в). Если тепловыделение в топке Qт’ оценивать по расходу перегретого пара и скорости изменения давления пара в барабане, то инерционность этого суммарного сигнала (Gq, см. рис. 6.6.4, а) при топочных возмущениях будет существенно меньше инерционности одного сигнала по расходу пара Q п п

Рис. 4.6.10. Регулирование подачи воздуха по соотношению:

а — топливо — воздух; б — пар — воздух; в — теплота — воздух; г — нагрузка — воздух с коррекцией по О2; 1 — регулятор подачи воздуха; 2 — регулирующий орган; 3 — дифференциатор; 4 — корректирующий регулятор воздуха; 5 — корректирующий регулятор давления перегретого пара (регулятор задания по нагрузке)

Соответствующее заданному тепловыделению количество воздуха измеряют по перепаду давлений на воздухоподогревателе или по давлению воздуха в на­порном патрубке вентилятора. Разность этих сигналов используют в качестве входного сигнала регулятора экономичности.

4. Регулирование экономичности по соотношению задание — воздух с дополнительным сигналом по содержанию О2 в дымовых газах (рис. 4.6.10, г). Содержание О2 в продуктах сгорания топлива характеризует избыток воздуха и слабо зависит от состава топлива. Следовательно, использование О2 в качестве входного сигнала автоматического регулятора, воздействующего на расход воздуха, вполне целесообразно. Однако реализация этого способа затруднена из-за отсутствия надежных и быстродействующих газоанализаторов кислорода. Поэтому в промышленных условиях получили распространение схемы регулирования подачи воздуха не с прямым, а с корректирующим воздействием по О2.

5.

Поддержание избытка воздуха по соотношению сигналов теплота — воздух и в особенности пар — воздух отличается простотой и надежностью, но не является точным. Этого недостатка лишена, например, система регулирования экономично­сти, действующая по схеме задание — воздух с дополнительной коррекцией по О2. В системе в целом совмещают принципы регулирования по возмущению и отклонению. Регулятор подачи воздуха I изменяет его расход по сигналу от главного или корректирующего регулятора давления 5, являющегося автоматическим задатчиком регулятора по нагрузке котла. Сигнал, пропорциональный расходу воздуха рвп, действует, как и в других схемах:

во-первых, устраняет возмущения по расходу воздуха, не связанные с регулированием экономичности (включение или отключение систем пылеприготовления и т.п.);

во-вторых, способствует стабилизации самого процесса регулирования подачи воздуха, так как служит одновременно сигналом жесткой отрицательной обратной связи.

Введение дополнительного корректирующего сигнала по содержанию О2 повышает точность поддержания оптимального избытка воздуха в любой системе регулирования экономичности. Добавочный корректирующий регулятор 4 по О2 в схеме регулирования задание — воздух управляет подачей воздуха при топочных возмущениях и непосредственно обеспечивает поддержание заданного избытка воздуха в топке.

Регулирование разрежения в топке. Наличие небольшого (до 20…30 Па) постоянного разрежения ST в верхней части топки необходимо по условиям нормального топочного режима. Это препятствует выбиванию газов из топки, способствует устойчивости факела и служит косвенным показателем материального баланса между подавае­мым в топку воздухом и уходящими газами. Объект регулирования по разрежению — топочная камера с включенными последовательно с нею газоходами от поворотной камеры до всасывающих патрубков дымососов. Входным регулирующим воздействием этого участка служит расход дымовых газов, определяемый подачей дымососов. К внешним возмущающим воздействиям относят изменение расхода воздуха в зависимости от тепловой нагрузки агрегата, к внутренним — нарушения газовоздушного режима, связанные с работой систем пылеприготовления, операциями по удалению шлака и т.п.

Кривая изменения сигнала по разрежению верхней части топки ST, при возмущении расходом топочных газов приведена в [26]. Участок по разрежению не имеет запаздывания, обладает малой инерционностью и значительным самовыравниванием. Отрицательным свойством участка являются колебания ре­гулируемой величины около среднего значения Sт’ с амплитудой до 30…50 Па (3…5 мм вод. ст.) и частотой до нескольких герц.

Такие колебания (пульсации) зависят от большого числа факторов, в частности от пульсаций расходов топлива и воздуха. Они затрудняют работу регулирующих приборов, в особенности имеющих релейные усилительные элементы, вызывая их слишком частые срабатывания.

Для сглаживания пульсаций перед первичными измерительными приборами устанавливают специальные демпфирующие устройства: дроссельные трубки и шайбы, импульсные трубы повышенного диаметра или промежуточные баллоны (емкости). Для этого используют также электрический демпфер, имеющийся в электрических схемах измерительных блоков регулирующих приборов [21].

Способы и схемы регулирования. Регулирование разрежения обычно осуществ­ляют посредством изменения количества уходящих газов, отсасываемых дымососами. При этом их подачу можно регулировать:

• поворотными многоосными дроссельными заслонками (см. рис. П.2, д);

• направляющими аппаратами (см. рис. П.7);

• гидромуфтами, изменяя число оборотов рабочего колеса дымососа (см. рис. П.6), или первичным двигателем, меняя частоту вращения.

Сравнение различных способов регулирования по удельным расходам электрической энергии на привод дымососов показано на рис. П.8.

Рис. 4.6.11. АСР разрежения в топке

Наибольшее распространение по­лучила схема регулирования разрежения с одноимпульсным ПИ-регулятором, реализующая принцип регулирования по отклонению (рис. 4.6.11).

Требуемое значение регулируемой величины устанавливают с помощью ручного задатчика ЗРУ регулятора разрежения 1. При работе котла в регу­лирующем режиме часто происходят изменения тепловой нагрузки и, следовательно, изменения расхода воздуха. Работа регулятора воздуха 2 приводит к временному нарушению материального баланса между поступающим воздухом и уходящими газами. Для предупреждения этого нарушения и увеличения быстродействия регулятора разрежения рекомендуют ввести на его вход дополнительное исчезающее воздействие от регулятора воздуха через устройство динамической связи 3.

В качестве устройства динамической связи используют апериодическое звено, выходной сигнал которого поступает на вход регулятора разрежения лишь в моменты перемещения исполнительного механизма регулятора воздуха.

Регулирование давления первичного воздуха. Скорости пылевоздушной смеси в пылепроводах к горелкам у котлов с промбункером должны изменяться лишь в определенных пределах независимо от паровой нагрузки и суммарного расхода воздуха. Это ограничение необходимо соблюдать из-за опасности забивания пылепроводов и по условиям поддержания должных скоростей первичного воздуха в устье горелок.

Регулирование подачи первичного воздуха в пылепроводы осуществляют с помощью регулятора, получающего сигнал по давлению воздуха в коробе первичного воздуха и воздействующего на подачу вентилятора первичного воздуха или на дроссельные заслонки, установленные на подводах общего воздуха в короб первичного воздуха.

Кривая переходного процесса по давлению первичного воздуха в общем коробе приведена в [26].

4.6.1 Регулирование перегрева пара барабанных котлов

Температура перегрева пара на выходе котла относится к важней­шим параметрам, определяющим экономичность и надежность работы паровой турбины и энергоблока в целом. В соответствии с требования­ми ПТЭ допустимые длительные отклонения температуры перегрева

исчезает в установившемся режиме. Для формирования исчезающего сигнала обычно используют реальное дифференцирующее звено.

Приближение точки впрыска к выходу пароперегревателя уменьшает инерционность участка и, следовательно, улучшает качество процессов регулирования. В то же время это приводит к ухудшению температурного режима металла поверхностей нагрева, расположенных до пароохладителя. Поэтому на мощных энергетических котлах с развитыми пароперегревателями применяют многоступенчатое регулирование. С этой целью по ходу пара устанавливают два и более впрыскивающих устройств, управляемых автоматическими регуляторами температуры.

Это позволяет более точно регулировать температуру пара на выхо­де из котла и одновременно защитить металл предвключенных ступе­ней пароперегревателя.

Автоматический регулятор на выходе каждой ступени также действует по двухимпульсной схеме: с основным сигналом по отклонению температуры пара на выходе и дополнительным исчезающим сигналом по температуре пара после пароохладителя. При наличии нескольких потоков пара регулирование температуры первичного перегрева осуществляют раздельно. Установку автоматических регуля­торов предусматривают на каждом из паропроводов.

4.8 Регулирование питания паровых котлов

Принято, что максимально допустимые отклонения уровня воды в барабане составляют ±100 мм от среднего значения, установленного заводом-изготовителем. Среднее значение уровня может не совпадать с геометрической осью барабана. Максимально допустимые отклонения уточняют в процессе эксплуатации. Снижение уровня за пределы водомерного стекла, устанавливаемого на барабане, считается «упус- ком» воды, а превышение его верхней видимой части — «перепит- кой». Расстояние между этими критическими отметками 400 мм.

Снижение уровня до места присоединения опускных труб циркуля­ционного контура может привести к нарушению питания и охлаждения водой подъемных труб. Следствием этого может быть нарушение прочности труб в местах стыковки с корпусом бара­бана, а в наиболее тяжелом случае — пережог. Чрезмерное повышение уровня может привести к снижению эффективности работы внутрибарабанных сепарационных устройств и преждевременному заносу солями пароперегревателя. Перепитка барабана и заброс частиц воды в турбину являются причиной тяжелых механических повреждений ее ротора и лопаток. Снабжение барабана водой осуществляют по одной и реже по двум ниткам трубопроводов питательной воды, одна из ко­торых служит резервной.

Уровни автоматизации

Степень автоматизации задается при проектировании котельной или при капитальном ремонте/замене оборудования. Может лежать в диапазоне от ручного регулирования по показаниям контрольно-измерительных приборов до полностью автоматического управления по погодозависимым алгоритмам. Уровень автоматизации в первую очередь определяется назначением, мощностью и функциональными особенностями эксплуатации оборудования.

Современная автоматизация работы котельной подразумевает комплексный подход — подсистемы контроля и регулирования отдельных технологических процессов объединяются в единую сеть с функционально-групповым управлением.

Автоматизация паровых котлов ДКВр с системой энергосбережения «Факел-2010»

Краткое описание паровых котлов ДКВр Номенклатура паровых котлов ДКВр: ДКВр-2,5-13; ДКВр-4-13; ДКВр-4-13-250; ДКВр-6,5-13; ДКВр-6,5-23; ДКВр-6,5-13-250; ДКВр-6,5-23-370; ДКВр-10-13; ДКВр-10-23; ДКВр-10-13-250; ДКВр-10-23-250(370);ДКВр-10-39; ДКВр-10-39-440; ДКВр-20-13; ДКВр-20-23; ДКВр-20-13-250; ДКВр-20-23-370. Паровые котлы ДКВр (Е) предназначены для выработки насыщенного и перегретого пара, используемого для отопительно-производственных котельных и энергетических установок. Промышленностью выпускаются газомазутные котлы типа ДКВр паропроизводи-тельностью 2,5; 4; 6,5; 10 и 20 т/ч с рабочим давлением 1,3 и 2,3 МПа (13 и 23 кг/см2). Котлы комплектуются горелками типа ГМГ, мощность устанавливаемых горелок определяется производительностью котла. На котлах производительностью до 10 т/ч устанавливается две горелки на фронте котла в один ярус, а на котлах ДКВр-20 — три горелки в два яруса. Для утилизации тепла отходящих газов на котлах устанавливается экономайзер. Для подачи воздуха на горелки котел оборудуется вентилятором необходимой производительности. Для отвода дымовых газов и создания необходимого разрежения в топке котлы так же оборудуются дымососом необходимой производительности. Регулирование производительности котла выполняется путем регулирования мощности горелок.

Энергосберегающая автоматика для котлов ДКВр» от НПФ «Уран-СПб» АО НПФ «Уран-СПб» выполняет комплекс работ по техническому перевооружению автоматики и газоснабжения котла «под ключ» («Объем услуг») от разработки проектной документации до монтажа оборудования и режимной наладки на базе оборудования КБ АГАВА. НПФ «Уран-СПб» является дилером данной фирмы, использует приборы в своих разработках и поставляет их по ценам изготовителя. При реконструкции автоматики паровых котлоагрегатов ДКВр используется авторская технология экономного и экологически чистого сжигания топлива «Факел» в виде системы энергосбережения «Факел-2010». Предусматривается автоматическое управление котлом: с автоматическим розжигом горелок, с коррекцией подачи воздуха на горение по анализам дымовых газов и частотным регулированием скорости вращения электродвигателей (ЧРП). Операторы котельной могут вмешиваться в работу автоматики, переводя ее из режима «Автомат» в режим «Ручной». Система автоматики безопасности и регулирования котла построена на базе микропроцессорного устройства управления котлами, печами сушилками (контроллере) АГАВА 6432. Контроллер АГАВА 6432 при работе на газовом или жидком топливе в соответствии с руководством по эксплуатации на котел, федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности, техническими регламентами РФ и ТС в области безопасности, СП 62.13330.2011, СП 89.13330.2012, ГОСТ Р 54961-2012, ГОСТ 21204-97 обеспечивает:

• автоматическую проверку герметичности газовых клапанов,
• автоматический розжиг горелки котла на газе,
• полуавтоматический или ручной розжиг горелок на жидком топливе,
• защитное отключение горелок при наступлении одного из событий: повышении/понижении давления газа перед горелкой;
• понижении давления жидкого топлива перед горелкой;
• понижении давления воздуха перед горелкой;
• понижении разряжения в топке;
• повышении уровня в барабане котла выше верхнего аварийного;
• понижении уровня в барабане котла ниже нижнего аварийного;
• повышении давления пара в барабане котла;
• погасании факела горелки или запальника;
• отключении дымососа;
• отключении дутьевого вентилятора;
• прекращения подачи электроэнергии или исчезновения напряжения на устройствах дистанционного и автоматического управления и средствах измерения.

Регулирование производительности котла Контроллер АГАВА 6432 кроме реализации всех обязательных защит выполняет:

• автоматическое плавное регулирование мощности котла по давлению пара в барабане котла или давлению газа на котел;
• автоматическое плавное регулирование: соотношения «топливо-воздух» путем управления исполнительным механизмом направляющего аппарата вентилятора или частотно-регулируемым приводом двигателя вентилятора по давлению газа и воздуха,
• разрежения в топке котла путем управления исполнительными механизмами направляющего аппарата дымососа или частотно-регулируемым приводом двигателя дымососа по давлению/разрежению в топке котла,
• уровня воды в барабане котла путем управления исполнительным механизмом регулирующего клапана на подаче воды в котел;

В программе контролера может быть предусмотрена функция снижения мощности котла за счет отключения (в зависимости от конкретной схемы газоснабжения котла) одной или двух горелок. Для регистрации событий и основных технологических параметров котла в контроллере реализован электронный регистратор. В шкафу котла (по заказу) дополнительно устанавливается сенсорная панель оператора, в которую для индикации в мнемосхему котла выводятся все аналоговые сигналы от датчиков.

Наиболее распространенные схемы газоснабжения 2-х горелочных котлов ДКВр

Наиболее распространенные схемы газоснабжения 3-х горелочных котлов ДКВр-20

Комплект автоматики для управления котлом включает в себя:

1. Шкаф КИП и А с установленными в нем:
   контролером АГАВА 6432.20 состав контроллера может меняться в зависимости от количества необходимых каналов управления и контроля,
2. индикаторами АДИ-0.1 или многопредельными измерителями давления газа, воздуха, разрежения АДН, АДР.
3. сенсорной панелью оператора 10 дюймов для индикации сигналов от аналоговых и дискретных датчиков на мнемосхеме котла и в табличном виде, ведения архива аналоговых параметров котла (устанавливается опционально для 2-х горелочных котлов в соответствии с требованиями опросного листа и обязательно для 3-х горелочных котлов);
4. индикаторами положения исполнительных механизмов АДИ-01.7 и тумблеров дистанционного управления регуляторами котла;
5. блоками питания, устройством защиты от импульсных перенапряжений для питания модулей контроллера и приборов автоматизации;
6. клеммными соединителями для подключения внешних устройств.
7. Источник бесперебойного питания оборудования КИПиА, для защиты от кратковременных просадок напряжения.
8. Комплект измерителей давления газа, воздуха, разрежения типа АДН, АДР
9. Комплект датчиков пламени АДП для контроля факела запальника и горелки.
10. Комплект датчиков давления пара и жидкого топлива типа АДМ-100.
11. Комплект датчиков температуры (дымовые газы, вода и т.п.).
12. Комплект комбинированных анализаторов дымовых газов: КАКГ — для коррекции процесса сжигания топлива (устанавливается после котла); ИАКГ – для контроля эффективности и качества горения (устанавливается после экономайзера).
13. Расходомеры по топливу и воде (поставляется при необходимости — типы оборудования в соответствии с проектной документацией).
14. Комплект исполнительных механизмов, газовых клапанов (поставляется при необходимости — типы оборудования в соответствии с проектной документацией).
15. Комплект частотных преобразователей ERMAN или станций управления двигателями АГАВА-Е для двигателей дымососа и вентилятора.

АСУ ТП «Диспетчер» для котла ДКВр В зависимости от количества котлов в котельной система диспетчеризации может быть как частью общей системы диспетчеризации котельной, так и реализованной для одного котла. Система диспетчеризации состоит из АРМ оператора котла или котельной, на котором отображаются:

• мнемосхема котла, на которой показываются: состояние исполнительных механизмов котла, значение сигналов от аналоговых датчиков, режим работы котла;
• графики аналоговых значений параметров котла, текущие и архивные значения;
• журнал событий работы автоматики.

Система диспетчеризации позволяет оператору:

• наблюдать за режимами работы котла;
• создавать отчеты о работе котла за определенный период с распечаткой их на бумажные носители;
• выполнять удаленный пуск/останов котла;
• изменять уставку регулирования производительности котла;
• выводить в дистанционный режим и управлять по командам от ПК регуляторами котла (опция, предоставляется по запросу).

Мнемосхема котла на экране шкафа управления или АСУТП «Диспетчер при работе на газе

Мнемосхема котла на экране шкафа управления или АСУТП «Диспетчер при работе на жидком топливе

В компьютере АСУТП «Диспетчер» сосредотачивается полная информация о работе котла, как текущая (мгновенная), так и накапливаемая (запоминаемая):

• о давлении пара, газа, жидкого топлива, воздуха;
• о разрежении в топке котла и в дымоходе до и после экономайзера;
• о температуре наружного воздуха, воды и дымовых газов до и после экономайзера;
• об уровне воды в барабане котла и о положении заслонок, регулирующих газ, дизтопливо, воздух, разрежение, уровень воды;
• о расходе газа, дизтоплива, пара, питательной воды и о расходе электроэнергии дымососом и вентилятором;
• о концентрации кислорода и оксида углерода (недожога) в отходящих дымовых газах после котла, а также о концентрации кислорода после экономайзера и о величине расчетного коэффициента полезного действия котла (КПД);
• о состоянии дискретных (релейных) датчиков объекта, которые действуют на предупредительную сигнализацию (светозвуковую) и на аварийную сигнализацию (на отключение котла):
• отклонения давления газа, уровня в барабане котла;
• понижения разрежения в топке, напора воздуха;
• наличия факела запальника и факела горелки;
• превышение допустимого давления пара;
• -отсутствие вентиляции топки;
• исчезновения напряжения в цепях защиты;
• аварийного отключения котла.

Комплект поставки АСУ ТП:

• SCADA-система,
• Программное обеспечение АСУ ТП,
• ОРС-сервер Agava-OPC,
• Преобразователь интерфейса RS-485/USB,
• АРМ оператора (персональный компьютер, принтер) – поставляется по запросу

Референц-лист поставок автоматики

За время разработки и изготовления котловой автоматики предприятием ООО КБ «АГАВА» за период с 2003 по 2020 год выполнена поставка автоматики для 360-ти котлов (см. «Референц-лист»)

Порядок заказа автоматики или полного комплекса работ по техническому перевооружению котлов «ДКВр»

АО НПФ «Уран-СПб» может выполнять полный комплекс работ «под ключ» по техническому перевооружению автоматики и газоснабжения котла от разработки проектной документации до монтажа оборудования и режимной наладки на базе оборудования АГАВА.

По договоренности с Заказчиком, может быть выполнена только часть работ (проектных и наладочных), но при этом не должны быть нарушены авторские права НПФ «Уран-СПб» на систему «Факел» и раскрыты секреты «Ноу-Хау».

Для заказа:

• комплекта автоматики на котел ДКВр, заполняется и высылается в наш адрес опросный лист;
• АСУ ТП «Диспетчер» на котел ДКВр, заполняется и высылается в наш адрес опросный лист;
• проекта технического перевооружения котла ДКВр, направляется нам задание на проектирование или официальное письмо с указанием типа котла, количества котлов на объекте подлежащих техперевооружению, виды топлива. (Возможен выезд специалиста на предпроектное обследование для составления задания на проектирование);
• монтажа и наладки, оформляется заявка в произвольной форме.

Общая структура

Автоматизация котельных выстраивается по двухуровневой схеме управления. К нижнему (полевому) уровню относятся приборы локальной автоматики на базе программируемых микроконтроллеров, реализующие техническую защиту и блокировку, регулировку и изменение параметров, первичные преобразователи физических величин. Сюда же причисляют и оборудование, предназначенное для преобразования, кодирования и передачи информационных данных.

Верхний уровень может быть представлен в виде графического терминала встроенного в шкаф управления или автоматизированного рабочего места оператора на базе персонального компьютера. Здесь отображается вся информация, поступающая от микроконтроллеров нижнего уровня и датчиков системы, и производится ввод оперативных команд, регулировок и уставок. Кроме диспетчеризации процесса решаются задачи оптимизации режимов, диагностики технического состояния, анализа экономических показателей, архивирования и хранения данных. При необходимости информация передается в общую систему управления предприятием (MRP/ERP) или населенным пунктом.

Архитектура

АСУ ТП котла представлена четырьмя иерархическими уровнями.

В 1-й (нижний) уровень входят датчики измеряемых аналоговых и дискретных сигналов, исполнительные устройства, включающие в себя запорную и регулирующую арматуру, сборки РТ30.

Во 2-ой (средний) уровень входят шкафы управления горелками котла.

В 3-й (средний) уровень системы входят: микропроцессорные контроллеры технологических защит, дистанционного управления, автоматического регулирования и информационной подсистемы.

В 4-й (верхний) уровень системы входят:

• автоматизированные рабочие места машиниста со 100%-ной взаимозаменяемостью по своим функциональным возможностям (функции станции оператора могут быть совмещены с функциями серверов)
• автоматизированное рабочее место системного инженера – СИ, функционально позволяющее выполнять работы по сопровождению АСУ ТП
• принтер для вывода на печать протоколов событий, режимных листов, сменных ведомостей, и т.д.

Автоматизация котельного оборудования

Современный рынок широко представлен как отдельными приборами и устройствами, так и комплектами автоматики отечественного и импортного производства для паровых и водогрейных котлов. К средствам автоматизации относят:

• оборудование управления розжигом и наличия пламени, запускающее и контролирующее процесс горения топлива в топочной камере котлоагрегата;
• специализированные сенсоры (тягонапоромеры, датчики температуры, давления, газоанализаторы и т. д.);
• исполнительные устройства (электромагнитные клапаны, реле, сервоприводы, частотные преобразователи);
• панели управления котлами и общекотельным оборудованием (пульты, сенсорные мнемосхемы);
• шкафы коммутации, линии связи и энергообеспечения.

При выборе технических средств управления и контроля наиболее пристальное внимание следует уделить автоматике безопасности, исключающей возникновение нештатных и аварийных ситуаций.

Функции

• Измерение и контроль технологических параметров
• Обнаружение, сигнализация и регистрация отклонений параметров от установленных границ
• Формирование и печать отчетных документов
• Архивирование истории изменения параметров
• Расчетные задачи
• Дистанционное управление технологическим оборудованием
• Дистанционное управление исполнительными механизмами
• Выполнение алгоритмов технологических защит
• Логическое управление
• Автоматическое регулирование
• Контроль прохождения команд управления в контроллер
• Поддержка единства системного времени
• Разграничение доступа к функциям системы
• Программно-аппаратная самодиагностика контроллеров с выводом информации на индикаторы плат и на верхний уровень
• Проверка достоверности информационных сигналов
• Оперативная перенастройка системы и реконфигурация программного обеспечения и т.д.

Подсистемы и функции

Любая схема автоматизации котельной включает в себя подсистемы контроля, регулирования и защиты. Регулирование осуществляется путем поддержания оптимального режима горения заданием разряжения в топке, расхода первичного воздуха и параметров теплоносителя (температуры, давления, расхода). Подсистема контроля выводит фактические данные о функционировании оборудования на человеко-машинный интерфейс. Приборы защиты гарантируют предотвращение аварийных ситуаций при нарушении нормальных условий эксплуатации, подачу светового, звукового сигнала или останов котлоагрегатов с фиксацией причины (на графическом табло, мнемосхеме, щите).

Автоматика «Контур-2». Принцип работы автоматики регулирования

Назначение:

Автоматика «Контур-2» предназначена для автоматического поддержания давления пара или температуры воды (водогрейный котел) постоянными. Устанавливается на паровых котлах с давлением пара свыше 0,7 кгс/см2 и водогрейных котлах с температурой нагрева воды свыше 115°С.

Изготовитель:
Московский завод тепловой автоматики.
Принцип работы автоматики регулирования

Изменение давления пара чувствует датчик «Сапфир», в котором изменяется выходной сигнал, поступающий на регулятор РС-29, в котором он обрабатывается, усиливается и далее поступает на МЭО, в котором включается двигатель, который через систему рычагов перемещает газовую заслонку, в результате чего изменяется давление газа. Изменение давления газа чувствует датчик «Сапфир» по газу, в котором изменяется выходной сигнал, поступающий на регулятор РС-29 по воздуху, и когда сигналы от «Сапфира» по газу и от «Сапфира» по воздуху уровняются по величине, выходной сигнал с РС-29 по воздуху на МЭО прекращается, и двигатель останавливается.

В результате изменения нагрузки на горелку изменяется разрежение, это чувствует датчик «Сапфир», по разрежению в котором изменяется выходной сигнал, поступающий на регулятор РС-29, в котором он обрабатывается, усиливается и поступает на МЭО, в котором включается двигатель и через систему рычагов перемещает направляющий аппарат дымососа до восстановления заданного разряжения.

В результате превращения воды в пар уровень воды понижается, это чувствует через уравнительный сосуд датчик «Сапфир», по уровню воды в котором изменяется выходной сигнал, поступающий на регулятор РС-29, по уровню воды в котором он обрабатывается, усиливается и далее поступает на МЭО, в котором включается двигатель и через систему рычагов открывает питательный клапан.

Принципы работы автоматики безопасности

Электрический сигнал от первичного прибора безопасности поступает на щит котла и через реле датчика включается звуковая и световая сигнализация, далее сигнал поступает на реле времени, где происходит задержка до 30 секунд (кроме погасания пламени), и если оператор, перейдя на ручное управление, не восстановит параметр, реле времени цепь разрывает, срабатывает электрическая приставка ПЗК, подача газа на котел прекращается.

Пуск в работу котла с автоматикой «Контур»

а) подготовка к розжигу:

— письменное распоряжение;

— подготовить к розжигу котел;

— проверить, чтобы вся запорная арматура на газопроводе, кроме крана на свечу безопасности, была закрыта;

— проверить внешним осмотром состояние приборов автоматики;

— тумблера на РС-29 установить на ручное управление;

— переключатель электрозапальников установить на зажигаемую горелку;

— переключатель блокировки дымососа и вентилятора установить в положение сблокировано;

— переключатель вида топлива установит на «газ»;

— подать питание на щит котла;

— снять звуковой сигнал;

— тумблерами больше-меньше с РС-29 по газу проверить работу МЭО и открыть газовую заслонку в положение согласно инструкции по розжигу;

— тумблерами больше-меньше с РС-29 по воздуху проверить работу МЭО и закрыть направляющий аппарат вентилятора;

— тумблерами больше-меньше с РС-29 по разрежению проверить работу МЭО и закрыть направляющий аппарат;

— тумблерами больше-меньше с РС-29 по воде проверить работу МЭО;

— ключом со щита включить дымосос и открыть направляющий аппарат;

— ключом со щита включить вентилятор и открыть направляющий аппарат (топку вентилировать по времени, оговоренном в инструкции, а по истечении времени вентиляции установить минимальное разрежение и давление воздуха;

б) розжиг котла:

— открыть главную задвижку;

— открыть кран перед клапаном электрозапальника и ключом со щита зажечь его (при отсутствии электрозапальника зажечь переносной запальник и внести в топку);

— ввести в зацепление рычаги клапана-отсекателя;

— открыть контрольную задвижку;

— закрыть кран на свечу безопасности;

— убедившись, что запальник горит, медленно открыть рабочий кран на горелку, следя за загоранием газа и давлением по манометру;

— закрыть кран перед клапаном электрозапальника (закрыть кран на переносной запальник и вынуть его из топки);

— отрегулировать горение горелки;

— записать в журнале.

Остановка котла

— письменное распоряжение;

— перевести тумблер на РС-29 на ручное управление;

— тумблерами больше-меньше снизить нагрузку горелки до минимальной;

— закрыть рабочую задвижку;

— закрыть контрольную задвижку;

— открыть кран на свечу безопасности;

— закрыть главную задвижку;

— по истечении времени послеостановочной вентиляции выключить вентилятор и дымосос;

— после падения давления пара до нуля, выключить питание щита кола;

— записать в журнале.

— Аварийная остановка производится ключом со щита

Коммуникационные протоколы

Автоматизация котельных установок на базе микроконтроллеров сводит к минимуму использование в функциональной схеме релейных коммутаций и контрольных электролиний. Для связи верхнего и нижнего уровней АСУ, передачи информации между датчиками и контроллерами, для трансляции команд на исполнительные устройства используют промышленную сеть с определенным интерфейсом и протоколом передачи данных. Наибольшее распространение получили стандарты Modbus и Profibus. Они совместимы с основной массой оборудования, используемого для автоматизации объектов теплоснабжения. Отличаются высокими показателями достоверности передачи информации, простыми и понятными принципами функционирования.

Энергосберегающие и социальные эффекты автоматизации

Автоматизация котельных полностью исключает возможность аварий с разрушением капитальных строений, гибелью обслуживающего персонала. АСУ способна круглосуточно обеспечить нормальное функционирование оборудования, свести к минимуму влияние человеческого фактора.

В свете непрерывного роста цен на топливные ресурсы не последнее значение имеет и энергосберегающий эффект автоматизации. Экономия природного газа, достигающая до 25 % за отопительный сезон, обеспечивается:

• оптимальным соотношением «газ/воздух» в топливной смеси на всех режимах работы котельной, коррекцией по уровню содержания кислорода в продуктах сгорания;
• возможностью индивидуальной настройки не только котлов, но и газогорелочных устройств;
• регулированием не только по температуре и давлению теплоносителя на входе и выходе котлов, но и с учетом параметров окружающей среды (погодозависимые технологии).

Кроме того, автоматика позволяет реализовать энергоэффективный алгоритм отопления нежилых помещений или зданий, не используемых в выходные и праздничные дни.

Автоматизация паровых и водогрейных котлов: система регулирования «Контур»

Например, при увеличении давле­ния газа, который определяет увеличе­ние его расхода, регулирующий при­бор Р.25 выдает команду исполнитель­ному механизму на включение и исполнительный механизм перемеща­ет лопатки осевого направляющего аппарата дутьевого вентилятора в сто­рону увеличения расхода воздуха.

Регулятор разрежения в топке. В зависимости от изменения подачи газа и воздуха в топку котла будет из­меняться разрежение вверху топки.

Датчиком разрежения является также датчика ДТ-2, который с изме­нением разрежения посылает электри­ческий сигнал на регулирующий при­бор Р.25., который сравнивает посту­пивший сигнал с заданным и в случае их неравенства посылает сигнал на им­пульсный механизм, воздействующий на направляющий аппарат дымососа, увеличивая или уменьшая разрежение.

Рис. 131. Дифференционный тягомер ДТ-2: устройство тягомера; б-элек­трическая схема; 1 — гайка; 2 — ка­тушка дифференциально-транс­форматорного преобразователя; 3 — сердечник дифференциально- трансформаторного преобразова­теля; 4, 7 — штуцер; 5 — корпус; 6- мембрана; 8 — разделительная трубка

Рис. 130. Электрический дис­танционный манометр МЭД: 1 — пружина; 2 — свободный ко­нец пружины; 3 — сердечник дифференционно-трансформаторного преобразователя

Регулятор уровня воды в барабане котла. Датчиком этого ре­гулятора является дифференционный манометр ДМ (рис. 132), ко­торый через уровнемерную колонку подсоединен к барабану котла. Перепад давления воды соответствует уровню в барабане котла и поступает на дифференциальный манометр. Сигнал от дифферен- циально-трансформаторной катушки манометра поступает на регу­лирующий прибор Р.25, где сравнивается с заданным, задаваемым задатчиком и в случае неравенства этих сигналов дает команду ис­полнительному механизму ИМ на открытие или прикрывание регу­лирующего клапана РК, установленного на питательной линии па­рового котла.

На водогрейных котлах устанавливаются: регулятор температуры воды на выходе из котла; регулятор соотношения «газ-воздух»; регулятор разрежения в топке.

Датчиками регулятора темпера­туры воды на выходе из котла явля­ются термометры сопротивления, которые измеряют температуру горя­чей воды и наружного воздуха. Дат­чики преобразуют температуру в электрический сигнал и подают на вход регулирующего прибора Р.25, где происходит сравнение с задан­ным и в случае неравенства сигналов регулирующий прибор Р.25 выдает команду исполнительному механиму ИМ на поворот регулирующей заслонки РЗ перед горелками в ту или иную сторону, увеличивая или уменьшая подачу газа. Регуляторы соотношения «газ- воздух» и разрежения работают аналогично регуляторам паровых котлов.

Так же для поддержания постоянного давления на вводах в котельную могут быть установлены регуляторы расхода и давления УРРД универсальные: УРРД, УРРД-2, УРРД-3.

Рис. 132. Дифференционный манометр ДМ: 1,6- крышки корпуса; 2,4- мембранные коробки; 3 — перегородка; 5 — ниппель; 7 и 15 — импульсные трубки; 8 — диффе- ренциалоно-трансформаторный преобразо­ватель; 9 — колпак; 10, 11, 12 — клапан; 13 — распределительная трубка; 14 — шток сердечника преобразователя; 16 — втулка регулирования нуля; 17 — контргайк