Darbo automatika ir garo šildymo katilų apsauga

Bendros katilų automatikos problemos

Viena aktualiausių šiuolaikinės civilizacijos problemų, o kartu ir viena seniausių, gavusių praktinių sprendimų, yra automatikos problema. Senovės medžiotojų arbaletai ir spąstai yra automatinių prietaisų, kurie įsijungia, kai reikia, pavyzdžiai.
Visokios demonstracijos senovės Egipto šventyklose buvo inicijuojamos nedalyvaujant žmonėms, bet tik tada, kai susiklostė tinkama situacija. Masinis automatikos įvedimas į šiuolaikinį žmonių gyvenimą tik patvirtina šios problemos aktualumą mūsų laikais. Tai ypač pastebima žmonių gamybinėje veikloje. Nuolatinis vienetų vieneto talpos augimas, jų produktyvumo didėjimas reikalauja greitesnio ir teisingesnio sprendimų priėmimo.

Šių sprendimų skaičius per laiko vienetą nuolat didėja, auga ir atsakomybė už jų teisingumą. Psichofiziologinės asmens galimybės nebeleidžia susidoroti su padidėjusio informacijos srauto apdorojimu.

Į pagalbą ateina naujausios kompiuterinės technologijos ir efektyvūs valdymo teorijos metodai. Vis sudėtingesni technologiniai ir šilumos inžinerijos procesai reikalauja padidinti techninių automatikos priemonių greitį. Tuo pačiu metu auga gedimo kaina, auga įrangos patikimumo ir išgyvenamumo reikalavimai. Pažanga automatikos priemonių srityje yra glaudžiai susijusi su kompiuterinių technologijų elementų bazės pokyčiais. Dabar beveik visi prietaisai yra sukurti remiantis mikroprocesoriais.

Tai leidžia apdoroti sudėtingesnius algoritmus, padidinti technologinių parametrų matavimo tikslumą ir įkelti atskirus įrenginius su funkcijomis, kurios anksčiau jiems nebuvo būdingos. Ir, svarbiausia, keistis informacija tarpusavyje, veikiant kaip vieninga kontrolės sistema.

Kas yra garo katilas?

Garo katilas yra garo generavimo įrenginys. Šiuo atveju prietaisas gali duoti 2 garų rūšis: prisotintą ir perkaitintą. Sočiųjų garų temperatūra yra 100ºC, o slėgis - 100 kPa. Perkaitintiems garams būdinga aukšta temperatūra (iki 500ºC) ir aukštas slėgis (daugiau nei 26 MPa).

Pastaba: Sotieji garai naudojami privačių namų šildymui, o perkaitintas garas - pramonėje ir energetikoje. Jis geriau perduoda šilumą, todėl perkaitinto garo naudojimas padidina įrenginio efektyvumą.

Kur naudojami garo katilai:

1. Šildymo sistemoje garas yra energijos nešėjas.
2. Energetikos pramonėje elektrai gaminti naudojami pramoniniai garo varikliai (garo generatoriai).
3. Pramonėje perkaitintas garas gali būti naudojamas paversti jį mechaniniu judesiu ir judinti transporto priemones.

Katilinių automatikos įrankiai

Automatikos įranga:

• proceso parametrų jutikliai;
• pavaros, kurios reguliavimo institucijas perkelia pagal komandas teisinga kryptimi;
• valdymo įranga, kuri apdoroja informaciją iš jutiklių pagal joje nustatytus algoritmus ir programas ir generuoja pavaroms komandas;
• Prietaisai valdymo režimams parinkti ir pavaroms valdyti nuotoliniu būdu;
• informacijos rodymo ir pateikimo operatyviniam personalui priemonės;
• Prietaisai, skirti dokumentuoti ir archyvuoti technologinę informaciją;
• kolektyvinės informacijos pateikimo priemonės.

Praėjusio šimtmečio antroje pusėje visa ši technologija patyrė revoliucinių pokyčių, ypač sovietinio mokslo pasiekimų dėka. Pavyzdžiui, matuokliai, plačiai naudojami matuojant skysčių ir dujų slėgį, srautą, greitį ir lygį, taip pat matuojant jėgą ir masę, pakeitė jautraus elemento fizinį principą.

Vietoj membranos, kuri lenkiasi veikiant jėgai ir judina elektromechaninio keitiklio strypą, jie pradėjo naudoti deformacijos matuoklio metodą. Jo esmė ta, kad kai kurios medžiagos, veikdamos mechaniškai, keičia savo elektrinius parametrus. Jautri matavimo grandinė fiksuoja šiuos pokyčius, o į prietaisą įmontuotas skaičiavimo įrenginys paverčia juos technologinio parametro verte.

Prietaisai tapo kompaktiškesni, patikimesni, tikslesni. Ir technologiškai pažangesnė gamyboje. Šiuolaikinės pavaros priima ne tik komandas „įjungti“ ir „išjungti“, kaip tai buvo daugelį metų. Jie gali gauti komandas skaitmeniniu kodu, savarankiškai jas iššifruoti, vykdyti ir pranešti apie savo veiksmus ir būklę. Valdymo technologija nuo žibintų reguliatorių ir relių kontakto grandinių tapo mikroprocesoriniais reguliavimo, loginiais ir demonstraciniais valdikliais.

Pirmojo sovietinio mikroprocesorinio reguliavimo valdiklio, kurį sukūrė „NIITeplopribor“, bandymai buvo atlikti 1980 m. Sausio mėn. Maskvos energetikos instituto švietimo TPP. CHP veikia kaip „Mosenergo“ dalis. Pagal pirmuosius trijų pavadinimo žodžių skiemenis produktas buvo pavadintas „Remikont“. Po penkerių metų trijuose galinguose pramonės objektuose buvo atlikti didesni Remikonts pramoniniai bandymai. Nuo tos akimirkos visoje šalyje ir užsienio projektuose į naujus APCS buvo įdėti tik mikroprocesorių valdikliai.

Užsienyje tokių valdiklių naudojimas įvairių objektų automatikos sistemose prasidėjo šiek tiek anksčiau. Mikroprocesoriaus valdiklis yra skaičiavimo įtaisas, sukurtas specialiai technologiniam objektui valdyti ir esantis jo artimiausioje vietoje.

Valdiklį sudaro šie blokai ir įrenginiai:

• Maitinimo šaltinis;
• skaičiuoklė;
• skirtingo reitingo analoginių signalų įvesties blokas su galvanine izoliacija;
• įvesties įtaisas, skirtas atskiriems signalams, aktyviems (įtampos pavidalu) ir pasyviems (sauso kontakto pavidalu);
• skirtingų galių analoginių signalų su galvanine izoliacija išvesties blokas;
• aktyviųjų ir pasyviųjų diskrečiųjų signalų išvesties įtaisas;
• sąsajos ryšio įrenginys, skirtas valdikliui prijungti prie sistemos informacijos lauko.

Ryšio protokolai

Katilinių automatizavimas, pagrįstas mikrovaldikliais, sumažina relių perjungimo ir valdymo elektros linijų naudojimą funkcinėje grandinėje. Pramoninis tinklas su specialia sąsaja ir duomenų perdavimo protokolu naudojamas perduoti automatinio valdymo sistemos viršutinį ir apatinį lygius, perduoti informaciją tarp jutiklių ir valdiklių bei perduoti komandas vykdomiesiems įrenginiams. Plačiausiai naudojami „Modbus“ ir „Profibus“ standartai. Jie suderinami su didžiąja dalimi įrangos, naudojamos automatizuoti šilumos tiekimo įrenginius. Jie išsiskiria aukštais informacijos perdavimo patikimumo rodikliais, paprastais ir suprantamais veikimo principais.

Automatizuotos šiluminės stotys

1992 m. Maskvos savivaldybės energetikos sektorių valdanti organizacija „MOSTEPLOENERGO“ nusprendė viename iš savo naujų pastatų pristatyti modernią APCS. Pasirinkta centralizuoto šilumos tiekimo stotis RTS „PENYAGINO“. Pirmasis stoties etapas buvo pastatytas kaip keturių KVGM-100 tipo katilų dalis.Šiuo metu dėl „Remikonts“ kūrimo atsirado programinės ir techninės įrangos kompleksas „PTK KVINT“. Be pačių „Remikonts“, komplekse buvo ir asmeninio kompiuterio, turinčio pilną programinę įrangą, operatoriaus stotis, kompiuterio programinės įrangos paketas. pagalbinio projektavimo CAD sistema.

Rajoninės šiluminės stoties APCS funkcijos:

• visiškai automatinis katilo paleidimas iš šaltos būsenos, prieš įjungiant darbo režimą, monitoriaus ekrane paspaudus mygtuką „START“;
• palaikyti išleidžiamo vandens temperatūrą pagal temperatūros grafiką;
• pašarų vandens vartojimo kontrolė atsižvelgiant į grimą;
• technologinė apsauga su degalų nutraukimu;
• visų šilumos inžinerijos parametrų valdymas ir jų pateikimas operatoriui asmeninio kompiuterio ekrane;
• mazgų ir mechanizmų būklės stebėjimas - „ON“ arba „OFF“;
• nuotolinis pavarų valdymas iš monitoriaus ekrano ir valdymo režimų pasirinkimas - rankinis, nuotolinis arba automatinis;
• operatoriaus informavimas apie valdiklių veikimo pažeidimus;
• bendravimas su vietovės dispečeriu skaitmeniniu informacijos kanalu.

Techninė sistemos dalis buvo išdėstyta keturiose spintelėse - po vieną kiekvienam katilui. Kiekvienoje spintelėje yra keturi rėmo moduliniai valdikliai.

Užduotys tarp valdiklių paskirstomos taip:

1 valdiklis atliko visas katilo paleidimo operacijas. Pagal „Teploenergoremont“ siūlomą paleidimo algoritmą:

• valdiklis įjungia dūmų šalintuvą ir vėdina pakurą ir kaminus;
• įjungia oro tiekimo ventiliatorių;
• apima vandens tiekimo siurblius;
• jungia dujas kiekvienam degikliui uždegti;
• liepsnos valdymas atidaro pagrindines dujas į degiklius.

2 valdiklis pagaminta dviem egzemplioriais. Jei katilo paleidimo metu techninis gedimas nėra baisus, nes galite sustabdyti programą ir pradėti viską iš naujo, tada antrasis valdiklis ilgą laiką palaiko pagrindinį režimą.

Šaltuoju metų laiku tenka ypatinga atsakomybė. Atliekant automatinę nenormalios katilinės situacijos diagnostiką, automatiškai perjungiama be pagrindinio valdiklio į rezervinį. Technologinė apsauga organizuojama tame pačiame valdiklyje. Kontrolierius Nr. 3 skirta mažiau kritinėms funkcijoms. Jei nepavyksta, galite paskambinti meistrui ir šiek tiek palaukti. Katilo modelis užprogramuotas tame pačiame valdiklyje.

Su jo pagalba atliekamas išankstinis visos valdymo programos veikimo patikrinimas. Jis taip pat naudojamas apmokyti operatyvinį personalą. Maskvos RTS PENYAGINO, KOSINO-ZHULEBINO, BUTOVO, ZELENOGRAD vadovo ACS sukūrimo darbus atliko MOSPROMPROEKT (projektavimo darbai), TEPLOENERGOREMONT (valdymo algoritmai), NIITeplopribor (mikroprocesoriaus centrinės dalies) komanda.

Posistemiai ir funkcijos

Bet kuri katilinės automatikos schema apima valdymo, reguliavimo ir apsaugos posistemes. Reguliavimas atliekamas palaikant optimalų degimo režimą nustatant vakuumą krosnyje, pirminį oro srautą ir aušinimo skysčio parametrus (temperatūrą, slėgį, srauto greitį). Valdymo posistemis pateikia faktinius įrangos veikimo duomenis į žmogaus ir mašinos sąsają. Apsauginiai įtaisai garantuoja avarinių situacijų prevenciją pažeidus įprastas eksploatavimo sąlygas, tiekiant šviesą, garso signalą ar išjungus katilo agregatus, fiksuojant priežastį (grafinėje plokštėje, mnemoninėje schemoje, lentoje).

4.1. Pagrindiniai katilo automatikos principai

Patikimas, ekonomiškas ir saugus katilinės su minimaliu techninės priežiūros personalo skaičiumi darbas gali būti vykdomas tik esant terminiam valdymui, automatiniam technologinių procesų valdymui ir valdymui, signalizacijai ir įrangos apsaugai [8].

Pagrindiniai sprendimai dėl katilinių automatizavimo priimami kuriant automatikos schemas (funkcines diagramas).Automatizavimo schemos kuriamos suprojektuojus šilumos inžinerijos schemas ir priimant sprendimus dėl katilinės pagrindinės ir pagalbinės įrangos pasirinkimo, jos mechanizavimo ir šilumos inžinerinių komunikacijų. Pagrindinėje įrangoje yra katilo blokas, dūmų šalintuvai ir ventiliatoriai, o pagalbinėje įrangoje yra siurbimo ir vėdinimo įrenginys, vandens cheminio valymo įrenginys, šildymo įrenginys, kondensato siurbimo stotis, dujų paskirstymo stotis, mazutas (anglis). sandėlis ir kuro atsargos.

Automatikos sritis yra priimta pagal SNiP II-35-76 (15 skyrius - „Automatika“) ir terminių mechaninių įrenginių gamintojų reikalavimus.

Katilinių automatikos lygis priklauso nuo šių pagrindinių techninių veiksnių:

- katilo tipas (garas, karštas vanduo, kombinuotas - garas ir vanduo);

- katilo ir jo įrangos dizainas (būgnas, tiesioginio srauto, ketaus sekcinis slėgis ir kt.), grimzlės tipas ir kt. kuro rūšis (kietasis, skystasis, dujinis, kombinuotasis - gazolis, susmulkintas) ir kurą deginančio įtaiso (TSU) tipas;

- šilumos apkrovų pobūdis (pramoninės, šildymo, individualios ir kt.);

- katilų skaičius katilinėje.

Sudarant automatikos schemą, pateikiami pagrindiniai automatinio valdymo, technologinės apsaugos, nuotolinio valdymo, šilumos inžinerijos valdymo, technologinio blokavimo ir signalizavimo posistemiai.

Tikslai ir uždaviniai

Šiuolaikinės katilų automatikos sistemos gali garantuoti be rūpesčių ir efektyvų įrangos veikimą be tiesioginio operatoriaus įsikišimo. Žmogaus funkcijos sutrumpinamos iki viso prietaisų komplekso sveikatos ir parametrų stebėjimo internete. Katilinės automatika sprendžia šias užduotis:

• Automatinis katilų paleidimas ir sustabdymas.
• Katilo išėjimo reguliavimas (kaskados valdymas) pagal nurodytus pirminius nustatymus.
• Papildomo siurblio valdymas, aušinimo skysčio lygio kontrolė darbo ir vartotojų grandinėse.
• Signalinių prietaisų avarinis sustabdymas ir įjungimas, jei sistemos veikimo vertės viršija nustatytas ribas.