Darba automatizācija un tvaika-ūdens katlu aizsardzība

Katlu automatizācijas vispārējās problēmas

Viena no aktuālākajām mūsdienu civilizācijas problēmām un tajā pašā laikā viena no senākajām, kas saņēma praktiskus risinājumus, ir automatizācijas problēma. Seno mednieku arbaleti un slazdi ir piemērs automātiskām ierīcēm, kas iedarbojas, kad nepieciešams.
Visu veidu demonstrācijas senajos Ēģiptes tempļos tika uzsāktas bez cilvēku līdzdalības, bet tikai tad, kad radās attiecīgā situācija. Masveida automatizācijas ieviešana mūsdienu cilvēku ikdienas dzīvē tikai apstiprina šīs problēmas nozīmīgumu mūsu laikmetā. Tas ir īpaši pamanāms cilvēku ražošanas darbībās. Nepārtraukta vienību jaudas pieaugums, to produktivitātes pieaugums prasa ātrāku un pareizāku lēmumu pieņemšanu.

Šo lēmumu skaits uz laika vienību nepārtraukti pieaug, pieaug arī atbildība par to pareizību. Personas psihofizioloģiskās iespējas vairs neļauj viņam tikt galā ar pieaugošās informācijas plūsmas apstrādi.

Palīdz jaunākās datortehnoloģijas un efektīvas vadības teorijas metodes. Arvien sarežģītākiem tehnoloģiskiem un siltumtehniskiem procesiem nepieciešams palielināt automatizācijas tehnisko līdzekļu ātrumu. Tajā pašā laikā pieaug atteices izmaksas, un pieaug prasības attiecībā uz iekārtu uzticamību un izturību. Progress automatizācijas rīku jomā ir cieši saistīts ar izmaiņām datortehnoloģijas elementu bāzē. Tagad gandrīz visas ierīces ir veidotas, pamatojoties uz mikroprocesoriem.

Tas ļauj apstrādāt sarežģītākus algoritmus, palielināt tehnoloģisko parametru mērīšanas precizitāti un ielādēt atsevišķas ierīces ar funkcijām, kas tām iepriekš nebija raksturīgas. Un pats galvenais, apmainīties ar informāciju savā starpā, strādājot kā vienota kontroles sistēma.

Kas ir tvaika katls?

Tvaika katls ir tvaika ģenerēšanas vienība. Šajā gadījumā ierīce var dot 2 veidu tvaikus: piesātinātu un pārkarsētu. Piesātināta tvaika temperatūra ir 100ºC un spiediens 100 kPa. Pārkarsētu tvaiku raksturo augsta temperatūra (līdz 500ºC) un augsts spiediens (vairāk nekā 26 MPa).

Piezīme: Piesātināts tvaiks tiek izmantots privātmāju apkurei, savukārt pārkarsēts tvaiks tiek izmantots rūpniecībā un enerģētikā. Tas labāk pārnes siltumu, tāpēc pārkarsēta tvaika izmantošana palielina instalācijas efektivitāti.

Kur tiek izmantoti tvaika katli:

1. Apkures sistēmā tvaiks ir enerģijas nesējs.
2. Enerģētikā rūpnieciskos tvaika dzinējus (tvaika ģeneratorus) izmanto elektroenerģijas ražošanai.
3. Rūpniecībā pārkarsētu tvaiku var izmantot, lai to pārveidotu par mehānisku kustību un pārvietotu transportlīdzekļus.

Automatizācijas rīki katlu telpām

Automatizācijas aprīkojums:

• procesa parametru sensori;
• izpildmehānismi, kas regulējošās struktūras pārvieto ar komandām pareizajā virzienā;
• vadības iekārta, kas apstrādā informāciju no sensoriem saskaņā ar tajā iestrādātiem algoritmiem un programmām un ģenerē komandas izpildmehānismiem;
• ierīces vadības režīmu izvēlei un izpildmehānismu tālvadībai;
• līdzekļi informācijas parādīšanai un prezentēšanai operatīvajam personālam;
• ierīces tehnoloģiskās informācijas dokumentēšanai un arhivēšanai;
• informācijas kolektīvās atspoguļošanas līdzekļi.

Visa šī tehnoloģija pagājušā gadsimta otrajā pusē ir piedzīvojusi revolucionāras izmaiņas, arī pateicoties padomju zinātnes sasniegumiem. Tā, piemēram, mērinstrumenti, kurus plaši izmanto spiediena, plūsmas, šķidrumu un gāzu ātruma un līmeņa, kā arī spēka un masas mērīšanai, ir mainījuši jutīgā elementa fizisko principu.

Membrānas vietā, kas liekas spēka ietekmē un kustina elektromehāniskā devēja stieni, viņi sāka izmantot deformācijas mērierīces metodi. Tās būtība ir tāda, ka daži materiāli maina elektriskos parametrus mehāniskās iedarbības rezultātā. Sensitīva mērīšanas ķēde uztver šīs izmaiņas, un ierīcē iebūvētā skaitļošanas ierīce pārveido tās par tehnoloģiskā parametra vērtību.

Ierīces ir kļuvušas kompaktākas, uzticamākas, precīzākas. Un tehnoloģiski attīstītāka ražošanā. Mūsdienu izpildmehānismi pieņem ne tikai komandas "ieslēgt" un "izslēgt", kā tas bija daudzus gadus. Viņi var saņemt komandas digitālā kodā, neatkarīgi tos atšifrēt, izpildīt un ziņot par savām darbībām un stāvokli. Vadības tehnoloģija ir pārgājusi no lampu regulatoriem un releja kontakta ķēdēm līdz regulēšanai uz mikroprocesoriem, loģikas un demonstrācijas kontrolieriem.

Pirmā padomju mikroprocesoru bāzes regulatora kontroliera, ko izstrādāja NIITeplopribor, testi tika veikti 1980. gada janvārī Maskavas Enerģētikas institūta izglītības TPP. Koģenerācijas stacija darbojas kā daļa no Mosenergo. Saskaņā ar nosaukuma trīs vārdu pirmajām zilbēm produkts tika nosaukts par "Remikont". Piecus gadus vēlāk trīs spēcīgos rūpniecības objektos tika veikti plašāki Remikonts rūpnieciskie testi. No šī brīža jaunajos APCS visā valstī un ārvalstu projektos tika ievietoti tikai mikroprocesoru kontrolieri.

Ārzemēs šādu kontrolieru izmantošana dažādu objektu automatizācijas sistēmās sākās nedaudz agrāk. Mikroprocesora kontrolieris ir skaitļošanas ierīce, kas īpaši paredzēta tehnoloģiska objekta kontrolei un atrodas tā tiešā tuvumā.

Kontrolieris sastāv no šādiem blokiem un ierīcēm:

• Enerģijas padeve;
• kalkulators;
• ieejas bloks dažādu vērtējumu analogajiem signāliem ar galvanisko izolāciju;
• ievades ierīce diskrētiem aktīviem (sprieguma formā) un pasīviem (sausa kontakta formā);
• izejas bloks dažādu nominālu analogajiem signāliem ar galvanisko izolāciju;
• izvades ierīce diskrētiem aktīviem un pasīviem signāliem;
• saskarnes ierīce kontroliera pievienošanai sistēmas informācijas laukam.

Komunikācijas protokoli

Katlu staciju automatizācija, pamatojoties uz mikrokontrolleriem, samazina releju komutācijas un vadības elektropārvades līniju izmantošanu funkcionālajā ķēdē. Rūpnieciskais tīkls ar īpašu saskarni un datu pārsūtīšanas protokolu tiek izmantots, lai sazinātos ar ACS augšējo un apakšējo līmeni, pārsūtītu informāciju starp sensoriem un kontrolieriem un pārsūtītu komandas izpildvaras ierīcēm. Visplašāk izmantotie standarti ir Modbus un Profibus. Tie ir saderīgi ar lielāko daļu aprīkojuma, ko izmanto siltumapgādes iekārtu automatizēšanai. Tie izceļas ar augstiem informācijas nodošanas ticamības rādītājiem, vienkāršiem un saprotamiem darbības principiem.

Automatizētas siltuma stacijas

1992. gadā organizācija, kas pārvalda Maskavas pašvaldības enerģētikas nozari - MOSTEPLOENERGO - nolēma vienā no savām jaunajām ēkām ieviest modernu APCS. Tika izvēlēta centralizētās siltumapgādes stacija RTS "PENYAGINO". Stacijas pirmais posms tika uzbūvēts kā daļa no četriem KVGM-100 tipa katliem.Šajā laikā Remikonts izstrādes rezultātā radās programmatūras un aparatūras komplekss PTK KVINT. Papildus pašiem Remikontiem kompleksā bija arī operatora stacija, kuras pamatā bija personālais dators ar pilnu programmatūru, programmatūras pakotne datoram - atbalstīta projektēšanas CAD sistēma.

Rajona siltuma stacijas APCS funkcijas:

• pilnībā automātiska katla ieslēgšana no auksta stāvokļa pirms ieiešanas darba režīmā, monitora ekrānā noklikšķinot uz pogas "START";
• izplūdes ūdens temperatūras uzturēšana saskaņā ar temperatūras grafiku;
• barības ūdens patēriņa kontrole, ņemot vērā papildinājumu;
• tehnoloģiskā aizsardzība ar degvielas atslēgšanu;
• visu siltumtehnisko parametru kontrole un to parādīšana operatoram uz personālā datora ekrāna;
• vienību un mehānismu stāvokļa uzraudzība - "ON" vai "OFF";
• izpildmehānismu tālvadība no monitora ekrāna un vadības režīmu izvēle - manuāla, tālvadības vai automātiska;
• operatora informēšana par pārkāpumiem kontrolieru darbībā;
• saziņa ar rajona dispečeru, izmantojot digitālo informācijas kanālu.

Sistēmas tehniskā daļa bija izvietota četros skapjos - pa vienam katram katlam. Katrā skapī ir četri rāmja-moduļu kontrolieri.

Uzdevumi starp kontrolieriem tiek sadalīti šādi:

1. kontrolieris veica visas katla iedarbināšanas darbības. Saskaņā ar Teploenergoremont piedāvāto palaišanas algoritmu:

• kontrolieris ieslēdz dūmu nosūcēju un vēdina kurtuvi un skursteņus;
• ieslēdz gaisa padeves ventilatoru;
• ietver ūdens padeves sūkņus;
• savieno gāzi katra degļa aizdedzināšanai;
• ar liesmas kontroli atver galveno gāzi degļiem.

2. kontrolieris izgatavots dublikāta versijā. Ja katla iedarbināšanas laikā iekārtas kļūme nav briesmīga, jo jūs varat pārtraukt programmu un sākt visu no jauna, tad otrais kontrolieris ilgu laiku uztur galveno režīmu.

Tā ir īpaša atbildība aukstajā sezonā. Automātiskas neparastas situācijas katlu telpā diagnostikas laikā notiek automātiska bezkameru pārslēgšanās no galvenā kontroliera uz rezerves. Tehnoloģiskā aizsardzība tiek organizēta tajā pašā kontrolierī. Kontrolieris Nr. 3 paredzēts mazāk kritiskām funkcijām. Ja tas neizdodas, varat piezvanīt remontam un kādu laiku pagaidīt. Katla modelis ir ieprogrammēts uz tā paša kontrollera.

Ar tās palīdzību tiek veikta visas vadības programmas veiktspējas pārbaude pirms starta. To izmanto arī operatīvā personāla apmācībai. Maskavas RTS PENYAGINO, KOSINO-ZHULEBINO, BUTOVO, ZELENOGRAD vadītāja ACS izveidošanas darbu veica MOSPROMPROEKT (projektēšanas darbs), TEPLOENERGOREMONT (vadības algoritmi), NIITeplopribor (mikroprocesora centrālās daļas) komanda. .

Apakšsistēmas un funkcijas

Jebkura katlu telpas automatizācijas shēma ietver vadības, regulēšanas un aizsardzības apakšsistēmas. Regulēšana tiek veikta, saglabājot optimālo degšanas režīmu, iestatot vakuumu krāsnī, primāro gaisa plūsmas ātrumu un dzesēšanas šķidruma parametrus (temperatūra, spiediens, plūsmas ātrums). Vadības apakšsistēma faktiskos datus par iekārtas darbību izsniedz cilvēka un mašīnas saskarnē. Aizsargierīces garantē ārkārtas situāciju novēršanu normālu darba apstākļu pārkāpumu, gaismas, skaņas signāla padeves vai katla agregātu izslēgšanas gadījumā ar cēloņa fiksāciju (grafiskā displejā, mnemogrāfiskajā diagrammā, dēlī) .

4.1. Katlu automatizācijas pamatprincipi

Uzticamu, ekonomisku un drošu katlu mājas ekspluatāciju ar minimālu apkalpojošā personāla skaitu var veikt tikai siltuma vadības, automātisko regulēšanas un tehnoloģisko procesu vadības, signalizācijas un aprīkojuma aizsardzības klātbūtnē [8].

Galvenie lēmumi par katlu māju automatizāciju tiek pieņemti automatizācijas shēmu (funkcionālo shēmu) izstrādes procesā.Automatizācijas shēmas tiek izstrādātas pēc siltumtehnikas shēmu izstrādes un lēmumu pieņemšanas par katlu telpas galveno un palīgiekārtu izvēli, tās mehanizāciju un siltumtehnisko komunikāciju. Galvenajā aprīkojumā ietilpst katlu iekārta, dūmu nosūcēji un ventilatori, un palīgiekārtās ietilpst sūknēšanas un atgaisošanas iekārta, ūdens ķīmiskā attīrīšanas iekārta, siltuma iekārta, kondensāta sūknēšanas stacija, gāzes sadales stacija, mazuts (akmeņogles). noliktava un degvielas padeve.

Automatizācijas joma tiek ņemta vērā saskaņā ar SNiP II-35-76 (15. sadaļa - "Automatizācija") un termisko mehānisko iekārtu ražotāju prasībām.

Katlu māju automatizācijas līmenis ir atkarīgs no šādiem galvenajiem tehniskajiem faktoriem:

- katla tips (tvaiks, karsts ūdens, kombinēts - tvaiks un ūdens);

- katla un tā aprīkojuma dizains (cilindrs, tiešās plūsmas, čuguna sekcija ar spiedienu utt.), iegrimes veids utt. degvielas veids (cietā, šķidrā, gāzveida, kombinētā - gāzeļļa, pulverizēta) un degvielas sadedzināšanas ierīces (TSU) tips;

- siltuma slodžu raksturs (rūpnieciskais, apkures, individuālais utt.);

- katlu skaits katlu telpā.

Izstrādājot automatizācijas shēmu, tiek nodrošinātas galvenās automātiskās vadības, tehnoloģiskās aizsardzības, tālvadības, siltumtehniskās vadības, tehnoloģiskās bloķēšanas un signalizācijas apakšsistēmas.

Mērķi un mērķi

Mūsdienu katlu automatizācijas sistēmas spēj garantēt iekārtu bez traucējumiem un efektīvu darbību bez operatora tiešas iejaukšanās. Cilvēka funkcijas tiek samazinātas līdz visa ierīču kompleksa veselības un parametru tiešsaistes uzraudzībai. Katlu mājas automatizācija atrisina šādus uzdevumus:

• Automātiska katlu iedarbināšana un apturēšana.
• Katla izejas regulēšana (kaskādes kontrole) atbilstoši norādītajiem primārajiem iestatījumiem.
• Palaišanas sūkņa vadība, dzesēšanas šķidruma līmeņa kontrole darba un patērētāja ķēdēs.
• Signalizācijas ierīču avārijas apturēšana un aktivizēšana, ja sistēmas darbības vērtības pārsniedz noteiktās robežas.