Cистема автоматизации котельных установок: схема, проект

Приборы и автоматика котельных

В отопительных котельных работающих на газе и жидком топливе, применяются комплексные системы управления, каждая из которых в зависимости от назначения и мощности котельной, давления газа, вида и параметров теплоносителя имеет свою специфику и область применения.

Главные требования к системам автоматизации котельных:
— обеспечение безопасной эксплуатации
— оптимальное регулирование расхода топлива.

Показателем совершенства применяемых систем управления является их самоконтроль, т.е. подача сигнала об аварийной остановке котельной или одного из котлов и автоматическая фиксация причины, вызвавшей аварийное отключение.
Ряд из серийно выпускаемых систем управления позволяют осуществлять полуавтоматический пуск и остановку котлоагрегатов, работающих на газовом и жидком топливе. Одна из особенностей систем автоматизации газифицированных котельных — полный контроль за безопасностью работы оборудования и агрегатов. Система специальных защитных блокировок должна обеспечить отключение подачи топлива при:
— нарушении нормальной последовательности пусковых операций;
— отключении дутьевых вентиляторов;
— понижении (повышении) давления газа ниже (выше) допустимого придела;
— нарушении тяги в топке котла;
— срывах и погасании факела;
— упуске уровня воды в котле;
— других случаях отклонения параметров работы котлоагрегатов от нормы.
Соответственно современные системы управления состоят из приборов и оборудования, обеспечивающих комплексное регулирования режима и безопасность их работы. Осуществление комплексной автоматизации предусматривает сокращение обслуживающего персонала в зависимости от степени автоматизации. Некоторые из применяемых систем управления способствуют автоматизации всех технологических процессов в котельных, включая дистанционный режим котлов, что позволяет контролировать работу котельных непосредственно из диспетчерского пункта, при этом персонал полностью выведен из котельных. Однако для диспетчеризации котельных необходима высокая степень надежности работы исполнительных органов и датчиков систем автоматики. В ряде случаев ограничиваются применением в котельных автоматики «минимум» предназначенной для контроля лишь основных параметров (частичная автоматизация). К выпускаемым и вновь разрабатываемым системам управления отопительных котельных предъявляется ряд технологических требований: агрегатность, т.е. возможность набора любой схемы из ограниченного числа унифицированных элементов; блочность — возможность лёгкой замены вышедшего из строя блока. Наличие устройств, позволяющих осуществлять телеуправление автоматизированными установками по минимальному количеству каналов связи минимальная инерционность и быстрейшее возвращение к норме при любом возможном разбалансе системы. Полная автоматизация работы вспомогательного оборудования: регулирование давления в обратном коллекторе (подпитка теплосети), давления в головке-деаэратора, уровня воды в баке-аккумуляторе деаэратора и др.

Защита котельных.

Очень важно: используйте на блокировочных позициях только грозозащищенное оборудование.

Защита котлоагрегата при возникновении аварийных режимов является одной из главных задач автоматизации котельных установок. Аварийные режимы возникают в основном в результате неправильных действий обслуживающего персонала, преимущественно при пуске котла. Схема защиты обеспечивает заданную последовательность операций при растопке котла и автоматическое прекращение подачи топлива при возникновении аварийных режимов.
Схема защиты должна решать следующие задачи:
— контроль за правильным выполнением предпусковых операций;
— включение тягодутьевых устройств, заполнение котла водой и т.д.;
— контроль за нормальным состоянием параметров (как при пуске, так и при работе котла);
— дистанционный розжиг запальника с щита управления;
— автоматическое прекращение подачи газа к запальникам после кратковременной совместной работы запальника и основной горелки (для проверки горения факела основных горелок), если факелы запальника и горелки имеют общий прибор контроля.
Оборудование котлоагрегатов защитой при сжигании любого вида топлива является обязательным.
Паровые котлы независимо от давления и паропроизводительности при сжигании газообразного и жидкого топлива должны быть оборудованы устройствами прекращающими подачу топлива к горелкам в случае:
— повышения или понижения давления газообразного топлива перед горелками;
— понижения давления жидкого топлива перед горелками (для котловоборудованных ротационными форсунками не выполнять);
— уменьшения разряжения в топке;
— понижения или повышения уровня воды в барабане;
— понижения давления воздуха перед горелками (для котлов, оборудованных горелками с принудительной подачей воздуха);
— повышения давления пара (только при работе котельных без постоянного обслуживающего персонала);
— погасания факела горелок, отключение которых при работе котла не допускается;
— неисправности цепей защиты, включая исчезновение напряжения.
Водогрейные котлы при сжигании газообразного и жидкого топлива должны быть оборудованы устройствами, автоматически прекращающими подачу топлива к горелкам в случае:
— повышения температуры воды за котлом;
— повышения или понижения давления воды за котлом;
— понижения давления воздуха перед горелками (для котлов оборудованных горелками с принудительной подачей воздуха);
— повышения или понижения газообразного топлива;
— понижения давления жидкого топлива (для котлов оборудованных ротационными горелками, не выполнять);
— уменьшения разряжения в топке;
— уменьшения расхода воды через котёл;
— погасания факела горелок, отключение которых при работе котла не допускается;
— неисправности цепей защиты, включая исчезновение напряжения.
Для водогрейных котлов с температурой нагрева воды 115?С и ниже защита по понижению давления воды за котлом и уменьшению расхода воды через котел может не выполняться.

Технологическая сигнализация на котельных.

Для предупреждения обслуживающего персонала об отклонении основных технологических параметров от нормы предусматривается технологическая светозвуковая сигнализация. Схема технологической сигнализации котельной разделяется, как правило, на схемы сигнализации котлоагрегатов и вспомогательного оборудования котельной. В котельных с постоянным обслуживающим персоналом должна предусматриваться сигнализация:
а) остановка котла (при срабатывании защиты);
б) причины срабатывания защиты;
в) понижения температуры и давления жидкого топлива в общем трубопроводе к котлам;
г) понижения давления воды в питательной магистрали;
д) понижения или повышения давления воды в обратном трубопроводе тепловой сети;
е) повышения или понижения уровня в баках (деаэраторных, аккумуляторных систем горячего водоснабжения, конденсатных, питательной воды, хранения жидкого топлива и др.), а также понижения уровня в баках промывочной воды;
ж) повышения температуры в баках хранения жидких присадок;
з) неисправность оборудования установок для снабжения котельных жидким топливом (при их эксплуатации без постоянного обслуживающего персонала);
и) повышения температуры подшипников электродвигателей при требовании завода-изготовителя;
к) понижения величины рН в обрабатываемой воде (в схемах водоподготовки с подкислением);
л) повышения давления (ухудшения вакуума) в деаэраторе;
м) повышения или понижения давления газа.

Контрольно-измерительные приборы котельных.
Приборы для измерения температуры.

В автоматизированных системах измерение температуры осуществляется, как правило, на основе контроля физических свойств тел функционально связанных с температурой последних. Приборы для контроля температуры по принципу действия могут быть разделены на следующие группы:
1. термометры расширения для контроля теплового расширения жидкости или твердых тел (ртутные, керосиновые, толуоловые и др.);
2. манометрические термометры для контроля температуры путем измерения давления жидкости, пара или газа, заключенных в замкнутую систему постоянного объема (например ТГП-100);
3. приборы с термометрами сопротивления или термисторами для контроля электрического сопротивления металлических проводников (термометры сопротивления) или полупроводниковых элементов (термисторов, ТСМ, ТСП);
4. термоэлектрические приборы для контроля термоэлектродвижущей силы (ТЭДС) развиваемой термопарой из двух различных проводников (величина ТЭДС зависит от разности температур спая и свободных концов термопары, присоединяемых к измерительной схеме) (ТПП, ТХА, ТХК и др.);
5. пирометры излучения для измерения температуры по яркости, цвету или тепловому излучению накаленного тела (ФЭП-4);
6. радиационные пирометры для измерения температуры по тепловому действию лучеиспусканию накаленного тела (РАПИР).

Вторичные приборы для измерения температуры.

1. Логометры предназначены для измерения температуры в комплекте с термометрами
2. Мосты сопротивления стандартных градуировок 21, 22, 23, 24, 50-М, 100П и др.
3. Милливольтметры предназначены для измерения температуры в комплекте с
4. Потенциометра термопарами стандартных градуировок ТПП, ТХА, ТХК и др.

Приборы для измерения давления и разряжения (в котельных).

По принципу действия приборы для измерения давления и разряжения разделяются на:
— жидкостные — давление (разряжение) уравновешивается высотой столба жидкости (U-образные, ТДЖ, ТНЖ-Н и др.);
— пружинные — давление уравновешивается силой упругой деформации чувствительного элемента (мембраны, трубчатой пружины, сильфона и т.п.) (ТНМП-52, НМП-52, ОБМ-1 и др.).

Преобразователи.

1. Дифференциально-трансформаторные (МЭД, ДМ, ДТГ-50, ДТ-200);
2. Токовые (САПФИР, Метран);
3. Электроконтактные (ЭКМ, ВЭ-16рб, ДМ-2005, ДНТ,ДГМ и др.).

Для измерения разряжение в топке котла чаще всего используют приборы модификации ДИВ (Метран22-ДИВ, Метран100-ДИВ, Метран150-ДИВ, Сапфир22-ДИВ)

Приборы для измерения расхода.

Для измерения расходов жидкостей и газов используют в основном два вида расходомеров — переменного и постоянного перепада. В основу принципа действия расходомеров переменного перепада положено измерение перепада давления на сопротивлении, введенном в поток жидкости или газа. Если измерять давление до сопротивления и непосредственно за ним, то разность давлений (перепад) будет зависеть от скорости потока, а следовательно, и от расхода. Такие сопротивления, установленные в трубопроводах, называются сужающими устройствами. В качестве сужающих устройств в системах контроля расхода широко применяются нормальные диафрагмы. Комплект диафрагм состоит из диска с отверстием, кромка которого с плоскостью диска составляет угол 45 град. Диск помещается между корпусами кольцевых камер. Между фланцами и камерами установлены уплотняющие прокладки. Отборы давления до и после диафрагмы берут из кольцевых камер.
В качестве измерительных приборов и передающих преобразователей в комплекте с преобразователями переменного перепада для измерения расхода применяют дифференциальные манометры (дифманометры) ДП-780, ДП-778-поплавковые; ДСС-712, ДСП-780Н-сильфонные; ДМ-дифференциально-трансформаторные; «САПФИР»-токовые.
Вторичные приборы для измерения уровня: ВМД, КСД-2 для работы с ДМ; А542 для работы с «САПФИРОМ» и другие.

Приборы для измерения уровня. Сигнализаторы уровня.

Предназначены для сигнализации и поддержания в заданных приделах уровня воды и жидких электропроводных сред в ёмкости: ЭРСУ-3, ЭСУ-1М, ЭСУ-2М, ESP-50.
Устройства для дистанционного измерения уровня: УМ-2-32 ОНБТ-21М—сельсинный (комплект устройства состоит из датчика ДСУ-2М и приемника УСП-1М; датчик снабжен металлическим поплавком); УДУ-5М—поплавковый.

Для определения уровня воды в котле часто используют дифманометрический уровнемер, но обвязка при этом не классическая, а на оборот т.е. на плюсовой отбор подается отбор с верней точки котла (импульсная трубка при этом должна быть заполнена водой), на минус с нижней, и задается обратная шкала прибора (на самом приборе или вторичном оборудовании). Данный способ измерения уровня в котле показал свою надежность и стабильность работы. Обязательно использование на одном котле двух таких приборов, один регулятор на втором сигнализация и блокировка.

Приборы для измерения состава вещества.

Автоматический стационарный газоанализатор МН5106 предназначен для измерения и регистрации концентрации кислорода в отходящих газах котельных установок. В последнее время в состав проектов автоматизации котельных включают анализаторы на СО-угарный газ.
Преобразователи типа П-215 предназначены для использования в системах непрерывного контроля и автоматического регулирования величины рН промышленных растворов.

Запально-защитные устройства.

Устройство предназначено для автоматического или дистанционного розжига горелок работающих на жидком или газообразном топливе, а также для защиты котлоагрегата при погасании факела (ЗЗУ, ФЗЧ-2).

Регуляторы прямого действия.

Регулятор температуры используется для автоматического поддержания заданной температуры жидких и газообразных сред. Регуляторы комплектуются прямым либо обратным каналом.

Регуляторы непрямого действия.

Система автоматического регулирования «Контур». Система «Контур» предназначена для применения в схемах автоматического регулирования и управления в котельных. Регулирующие приборы системы типа Р-25 (РС-29) формируют совместно с исполнительными механизмами (МЭОК, МЭО) — «ПИ»-закон регулирования.

Системы автоматизации отопительных котельных.

Комплект средств управления КСУ-7 предназначен для автоматического управления водогрейными одногорелочными котлами мощностью от 0,5 до 3,15 МВт, работающими на газообразном и жидком топливе.
Технические данные:
1. автономный
2. с верхнего уровня иерархии управления (с диспетчерского пункта или общественного управляющего устройства).
В обоих режимах управления комплект обеспечивает выполнение следующих функций:
1. автоматический пуск и останов котла
2. автоматическая стабилизация разряжения (для котлов с тягой), закон регулирования—позиционный
3. позиционные управления мощностью котла путем включения режима «большого» и «малого» горения
4. аварийная защита, обеспечивающая останов котла при возникновении аварийных ситуаций, включение звукового сигнала и запоминание первопричин аварии
5. световая сигнализация о работе комплекта и состоянии параметров котла
6. информационная связь и связь по управлению с верхним уровнем иерархии управления.

Особенности наладки оборудования в котельных.

При наладке комплекта средств управления КСУ-7 особое внимание необходимо уделить контролю пламени в топке котла. При установке датчика соблюдать следующие требования:
1. ориентировать датчик на зону максимальной интенсивности пульсаций излучения пламени
2. между пламенем и датчиком не должно быть препятствий, пламя постоянно должно находиться в поле зрения датчика
3. датчик должен устанавливаться с наклоном, предотвращающим оседание различных фракций на его визирное стекло
4. температура датчика не должна превышать 50 С; для чего необходимо производить постоянный обдув через специальный штуцер в корпусе датчика, предусмотреть теплоизоляцию между корпусом датчика и горелочного устройства; датчики ФД-1 рекомендуется устанавливать на специальных тубусах
5. применять в качестве первичного элемента фоторезисторы ФР1-3-150кОм.

Заключение.

В последнее время широкое применение получили приборы на базе микропроцессорной техники. Так в замен комплекта средств управления КСУ-7 выпускается КСУ-ЭВМ, что ведет к подъему показателей совершенства применяемых систем безопасности, работы оборудования и агрегатов.

Системы автоматизации и диспетчеризации котельных: построение и эксплуатация

Новые технологии и оборудование заполняют рынок генерирования тепловой и электрической энергии в настоящее время все быстрее. Например, практическое применение программируемых логических контроллеров (ПЛК) в качестве управляющего элемента работой автоматизированных котельных и использование систем беспроводной передачи и приема информации по технологии GPRS с комплексами АСУ ТП и АСКУЭ (автоматизация и диспетчеризация) – это качественно новый шаг в развитии систем управления котельными и их безопасности.

ПЛК представляет собой микропроцессорное устройство, предназначенное для сбора, преобразования, обработки, хранения информации и выработки команд управления, имеющий конечное количество входов и выходов, подключенных к ним датчиков, ключей, исполнительных механизмов к объекту управления, и предназначенный для работы в режимах реального времени.

Применение ПЛК выгодно и удобно как во вновь проектируемых блочно-модульных котельных (БМК), так и при реконструкции стационарных действующих, с учетом их работы без постоянно присутствующего персонала, поскольку выполняет все функции: управления, регулирования, защиты, диспетчеризации в режиме онлайн, передачи аварийных сигналов. С участием автора практически были выполнены проекты и монтаж автоматизированных БМК с водогрейными котлами мощностью 4 МВт и 5 МВт, проект БМК мощностью 6 МВт с блочными горелками, управляемыми ПЛК на основании СНиП II-35-76 «Котельные установки».

На техническом рынке ПЛК представлены широким рядом от различных производителей, в т.ч. и разработанных именно для нужд теплоснабжающих организаций.

В этом случае в основном используются датчики температуры и давления с унифицированным токовым сигналом 4-20 мА и реле протока с выходным сигналом типа «сухой контакт». Архитектура ПЛК позволяет дополнять добавочными модулями расширения уже существующий контроллер, что удобно в случае модернизации котельной. Кроме того, ПЛК имеет внутренний источник питания и интерфейс RS-485 или RS-232 (в зависимости от модификации).

При управлении работой котельной ПЛК выполняет следующие функции:

■ опрашивает датчики давления, температуры, протока теплоносителя в котловом и сетевом контурах, датчики давления газа, датчик температуры наружного воздуха;

■ выдает управляющие сигналы на включение (выключение) насосов сетевого и котлового контуров;

■ управляет регулирующим клапаном изменения температуры теплоносителя по заданному закону регулирования;

■ вводит и выводит резервные котлы и насосы в рабочий режим с учетом времени наработки (смена режима резерв-работа).

ПЛК позволяет производить передачу данных о параметрах работы котельной в режиме онлайн: температуре теплоносителя в сетевом и котловом контурах, давлении теплоносителя сетевого и котлового контура, давлении газа на входе, работе насосов в штатном режиме котлового и сетевого контуров, работе газогорелочных устройств (автоматических блочных горелок) в штатном режиме. Передача данных возможна как в проводном, так и в беспроводном вариантах с помощью GSM модема, в режиме передачи данных по технологии GPRS на удаленный пункт диспетчерской службы с помощью встроенных интерфейсов RS-485 (RS-232). В случае возникновения аварийной ситуации ПЛК в соответствии с заданным алгоритмом выполняет необходимые действия и немедленно выдает аварийный сигнал на пульт диспетчера. Имеется и возможность автоматического перезапуска котлов после устранения аварийных ситуаций.

Для отображения информации параметров работы котельной к ПЛК подключается панель оператора, которая позволяет наблюдать непосредственно в котельной параметры теплоносителя (давление, температура теплоносителя сетевых и котловых контуров, работа оборудования в текущем режиме: какие насосы и котлы работают в настоящее время). С помощью панели оператора также инженеры производят настройку параметров работы котельной: минимальные и максимальные уставки границ по температуре и давлению теплоносителя сетевого и котлового контуров, параметры ПИД регулятора температуры, управляющего работой регулирующего клапана. На рис. 1 представлен собранный готовый шкаф управления котельной.

Рис. 1. Шкаф управления котельной: а) – панель оператора, которая находится на передней дверце; б) – вид с открытой дверцей, контроллер ПЛК справа посередине.

Новые ПЛК имеют следующие особенности:

1) позволяют в полном объеме управлять котлами, насосами и другим оборудованием в автоматическом режиме, получить мгновенный доступ к текущим параметрам теплоносителя и индикации работающего оборудования в одном месте доступа (с помощью панели оператора);

2) имеют меньшие габариты, небольшую энергоемкость, позволяют осуществить ввод любого алгоритма по управлению работой котельной, быстро изменить параметры уставок и граничных значений параметров, осуществляют мгновенную передачу данных о штатной работе оборудования и аварийных ситуациях на удаленный пульт (монитор) дежурного оператора;

3) программируются с помощью ноутбука. При необходимости расширения функций управления котельной ПЛК быстро оснащается дополнительными модулями расширения.

Для обучения инженерно-технического персонала и моделирования алгоритмов работы ПЛК на нашем предприятии был собран стенд, включающий в себя сам ПЛК, панель оператора и подключенные датчики, имитирующие работу датчиков котельной (рис. 2). Создавались как штатные ситуации, так и нештатные – для корректировки и оптимизации алгоритма работы программы. Стенд показал свою практичность, поскольку осваивать новую технику и создавать несколько алгоритмов работы оборудования лучше в удобном рабочем помещении, поскольку на котельной при пусконаладочных работах есть ограничения по времени, а иногда и спартанские условия для шеф-инженерного персонала.

Рис. 2. Рабочий стенд с ПЛК (внизу) и панелью оператора.

Как показала практика, применение ПЛК эффективно в котельных, работающих без постоянно присутствующего персонала, именно из-за широкой свободной возможности построения практически любого алгоритма управления оборудованием и удобной системы диспетчеризации с мгновенным оповещением об аварии, нештатной ситуации и наблюдением с удаленного монитора диспетчера в режиме онлайн работы (по сравнению со шкафами управления, сделанными по «опросному листу» и жестко привязанными к нему). Цена ПЛК лежит в пределах от 7,5 до 30 тыс. руб.

В настоящее время нашей организацией разработан проект управления паровой котельной с использованием таких ПЛК.

Организация системы управления и диспетчеризации котельных

Автоматика для котельной выбирается на основании проектного решения, а использование ПЛК позволяет решать многие технические задачи, не привязанные жестко к котельным установкам, и реализовывать самые нестандартные технические решения. К контроллеру подключаются стандартные унифицированные датчики, используемые в различных отраслях промышленности, таким образом, автоматика для БМК полностью комплектуется из стандартного оборудования.

Сотрудниками нашего предприятия осуществлялась организация системы АСУ ТП и диспетчеризация БМК с водогрейными котлами мощностью 4-6 МВт с блочными горелками на базе специализированного программного комплекса отечественного производителя.

Технически создание АСУ ТП и АСКУЭ требовало следующих мероприятий и оборудования.

1. Наличие устойчивой связи с контроллером котельной и, соответственно, наличие в котельной устройства для устойчивой передачи информации по технологии GPRS на удаленный пункт диспетчерской службы для визуального сопровождения работающего оборудования котельной, контроля параметров теплоносителя, газа, электроэнергии, организации обратной связи (возможности дистанционного управления оборудованием котельной).

Передача данных осуществляется через GSM комплект (модем, маршрутизатор, роутер), подключенный через интерфейс:

■ от контроллера ПЛК для передачи данных о работе оборудования котельной: насосы, котлы, регулирующие клапаны и т.д. (АСУ ТП);

■ от тепловычислителя, передающего параметры теплоносителя и данные об отпущенной тепловой энергии на источнике теплоты (АСКУЭ);

■ от газового корректора, передающего данные о потребленном газе (параметры, расход, м 3 , приведенный и рабочий) (АСКУЭ);

■ от трехфазного электрического счетчика электроэнергии, передающего данные о количестве потребленной электроэнергии (АСКУЭ).

■ от блока охранно-пожарной сигнализации, передающего аварийные сигналы о пожаре или взломе котельной (АСУ ТП);

■ от сигнализатора загазованности СО и СН (АСУ ТП).

В техническом задании на проектирование котельной обычно указывается способ передачи данных в системах диспетчеризации, и при проведении предпроектного обследования проверяется сигнал ССС (системы сотовой связи). Развитие коммуникационных технологий привело к созданию даже в отдаленных деревнях и поселках, достаточно устойчивого сигнала ССС для работ систем диспетчеризации, а современное отечественное оборудование позволило по одному каналу GPRS организовать работу и передавать информацию от двух независимых друг от друга программных комплексов АСУ ТП и АСКУЭ.

Читайте также:  Звукоизоляционные материалы

При отсутствии сотовой связи обычно используют промышленный радиомодем в диспетчеризации для контроля работы автоматизированной котельной с выделенными частотами.

2. Организация удаленного рабочего места диспетчера осуществляется на базе ПК посредством установки на ПК диспетчера специализированных программ для АСУ ТП и АСКУЭ.

Система АСУ ТП работает следующим образом: диспетчер имеет на своем экране картинку (мнемосхему) котельной: основное и вспомогательное оборудование, трубопроводы, арматура. Также выводятся параметры теплоносителя (давление, температура, расход) (рис. 3). При штатной работе АБМК на работающем оборудовании (котел, насос, клапан) загорается виртуальный индикатор работы. При возникновении аварийной ситуации изменяется цвет виртуальной кнопки с черного на красный «авария» с указанием места аварии: авария котла № 1, авария сетевого насоса № 2, пожар и т.д.; дополнительно высылается SMS на несколько номеров оперативного дежурного инженерного персонала (главный инженер, оперативный диспетчер, дежурный инженер). Расположение на одном экране такого количества доступной информации делает работу диспетчера достаточно комфортной.

Рис. 3. Мнемосхема с рабочего компьютера диспетчера.

В принципе, мнемосхема делается на основании пожеланий заказчика и технического задания, поэтому внешний вид, цветовое отображение оборудования и параметров может быть различным.

Система АСКУЭ на базе ОРС сервера функционирует так: на ПК диспетчера передаются данные от приборов учета потребленных и отпущенных энергоносителей, которые формируются в отдельные таблицы, как в режиме текущего времени, так и в формате суточных и ежемесячных архивов, но таблицы могут быть преобразованы и в графики. Это достаточно удобно для анализа работы котельной по потреблению энергоносителей и генерированию тепловой энергии.

В целом описанная система диспетчеризации на базе программ АСУ ТП и АСКУЭ позволяет спокойно, непрерывно контролировать процесс генерирования тепловой энергии и принимать необходимые оперативные меры по устранению нештатных ситуаций с помощью выездной дежурной бригады при внезапном и длительном отсутствии связи с диспетчерской.

Передача данных по технологии GPRS подразумевает непрерывную передачу данных на пункт диспетчера, тем более с использованием мнемосхем, поэтому внезапное и длительное отсутствии связи с диспетчерской уже само по себе является аварийной ситуацией, поэтому проектом предусмотрен источник бесперебойного питания в шкафу автоматики для аварийного питания ПЛК и модема с целью посылки аварийного сигнала.

Данные решения абсолютно применимы и для стационарных водогрейных котельных, разница только в количестве входных и выходных сигналов (подключенных датчиков и управляемых механизмов). А вот паровые котлы старых модификаций (типа ДКВр или Е) не предназначены для работы в полностью автоматическом режиме без постоянно присутствующего персонала, хотя современные импортные котлы работают в автоматическом режиме: другая конструкция, другие горелки.

Положительной стороной полной автоматизации котельной является сокращение персонала, в постоянном присутствии которого в котельной нет необходимости, а выездная бригада осуществляет обслуживание сразу нескольких объектов. Диспетчер также может контролировать работу сразу нескольких котельных.

Создание системы АСУ ТП с помощью отечественного программного комплекса стоило порядка 60-68 тыс. руб. (столько стоил сам программный продукт со всем необходимым набором опций).

Создание системы АСКУЭ в финансовом плане беззатратно, поскольку практически все приборы учета, выпускаемые в РФ на данный момент, поддерживают открытый протокол ОРС сервера, а программное обеспечение размещено на сайтах изготовителей в открытом доступе.

В настоящее время ряд автоматизированных котельных уже работают со шкафами управления на базе ПЛК отечественного производства.

Однако есть некоторые требования к проектно-монтажной и обслуживающей организациям: высокий уровень профессиональной подготовки проектировщиков и программистов и достаточный опыт работы в практическом создании систем АСУ ТП и АСКУЭ на котельных, поскольку только правильно написанная программа с алгоритмом работы и правильными уставками границ параметров (которые корректируются при пусконаладочных работах) позволяет работать котельным в штатных безаварийных режимах значительно долго. Так же необходимым условием является техническая возможность местного оператора связи предоставить устойчивую, бесперебойную связь с предоставлением фиксированного IP адреса, хотя это уже, как указывалось выше, не является на сегодня проблемой.

Автоматизация котельной: принцип работы и перспективы

Одной из самых актуальных проблем современной цивилизации, и в то же самое время одной из самых древних, получивших практические решения, является проблема автоматизации. Самострелы и ловушки древних охотников – это примеры автоматических устройств, срабатывающих так, как надо тогда, когда надо.

Всевозможные демонстрации в древнеегипетских храмах срабатывали без участия человека, а лишь тогда, когда наступала соответствующая ситуация. Массовое внедрение автоматики в современную повседневную жизнь людей лишь подтверждает актуальность этой проблемы в наше время.
Особенно это заметно в производственной деятельности человека. Непрерывный рост единичной мощности агрегатов, увеличение их производительности требуют более оперативного и более правильного принятия решений.

Число этих решений в единицу времени непрерывно возрастает, ответственность за их правильность также растёт. Психофизиологические возможности человека уже не позволяют ему справляться с обработкой возросшего потока информации.

На помощь приходит новейшая вычислительная техника и эффективные методы теории управления. Всё более усложнённые технологические и теплотехнические процессы требуют повышения быстродействия технических средств автоматики. Одновременно растёт цена отказа, и растут требования к надёжности и живучести техники.
Прогресс в части средств автоматизации тесно связан с изменениями в элементной базе вычислительной техники. Сейчас практически все приборы строятся на основе микропроцессоров.

Это позволяет обрабатывать более сложные алгоритмы, повышать точность измерения технологических параметров, нагружать отдельные приборы ранее не свойственными им функциями. И, самое главное, обмениваться информацией между собой, работая, как единая система управления.

Средства автоматизации для котельных

Технические средства автоматизации:

  • датчики параметров технологического процесса;
  • исполнительные механизмы, перемещающие по командам в нужном направлении регулирующие органы;
  • управляющая техника, обрабатывающая в соответствии с заложенными в неё алгоритмами и программами информацию от датчиков и формирующая команды исполнительным механизмам;
  • приборы для выбора режимов управления и для дистанционного управления исполнительными механизмами;
  • средства отображения и представления информации оперативному персоналу;
  • устройства для документирования и архивирования технологической информации;
  • средства коллективного представления информации.

Вся эта техника за вторую половину прошлого столетия претерпела революционные изменения, не в последнюю очередь, благодаря достижениям советской науки.
Так, например, приборы манометрического ряда, широко применяемые при измерениях давления, расхода, скорости и уровня жидкостей и газов, а также при измерениях силы и массы, поменяли физический принцип чувствительного элемента.

Вместо мембраны, прогибающейся под действием сила и перемещающей шток электромеханического преобразователя, стали использовать тензометрический способ.
Его суть в том, что некоторые материалы при механическом воздействии на них меняют свои электрические параметры. Чувствительная измерительная схема улавливает эти изменения, а вычислительное устройство, встроенное в прибор, переводит их в величину технологического параметра.

Приборы стали компактней, надёжней, точнее. И технологичней в производстве. Современные исполнительные механизмы принимают не только команды «включить» и «выключить», как было много лет. Они могут принимать команды в цифровом коде, самостоятельно расшифровывать их, исполнять и предавать отчёт о своих действиях и своём состоянии.
Управляющая техника прошла путь от ламповых регуляторов и релейно-контактных схем до микропроцессорных регулирующих, логических и демонстрационных контроллеров.

Испытания первого советского регулирующего микропроцессорного контроллера разработки НИИТеплоприбор были проведены в январе 1980 года на учебной ТЭЦ Московского энергетического института. ТЭЦ работает в составе Мосэнерго. По первым слогам трёх слов названия изделие назвали «Ремиконт». Через пять лет провели более масштабные промышленные испытания Ремиконтов на трёх мощных промышленных объектах. И с этого момента в новые АСУ ТП по всей стране и в зарубежные проекты закладывались только микропроцессорные контроллеры.

За рубежом применение подобных контроллеров в системах автоматизации различных объектов началось чуть раньше.
Микропроцессорный контроллер – это вычислительное устройство, сконструированное специально для управления технологическим объектом и расположенным в непосредственной от него близости.

Контроллер состоит из следующих блоков и устройств:

  • блок питания;
  • вычислитель;
  • блок ввода аналоговых сигналов разных номиналов с гальваническим разделением;
  • устройство ввода дискретных сигналов активных (в виде напряжения) и пассивных (в виде сухого контакта);
  • блок вывода аналоговых сигналов разных номиналов с гальваническим разделением;
  • устройство вывода дискретных сигналов активных и пассивных;
  • прибор интерфейсной связи для подключения контроллера к системному информационному полю.

Блоки ввода и вывода сигналов – блоки группы УСО (устройств связи с объектом) – все многоканальные, имеют от 8 до 16 каналов. На конкретную задачу контролер собирается методом проектной компоновки. Состав и количество блоков УСО выбирается исходя из количества соответствующих сигналов в системе.
В блоке вычислителя находится процессор, оперативная память (ОЗУ) и постоянная память (ПЗУ). В ПЗУ записана библиотека алгоритмов. Её состав охватывает практически все используемые в подобных системах задачи управления – регулирования, арифметических вычислений, динамических преобразований, логических действий.

Программирование контроллеров ведётся методом технологического программирования. Для современных моделей контроллеров этот метод представляет собой сборку функциональной схемы задачи управления на экране монитора.

После простейшей проверки на отсутствие ошибок схема-программа загружается в оперативную память контроллера. Интуитивная доступность метода для традиционных автоматчиков способствовала быстрому и широкому распространению Ремиконтов.

Автоматизированные тепловые станции

В 1992 году организация, управляющая московской коммунальной энергетикой – МОСТЕПЛОЭНЕРГО – приняла решение на одной из своих новостроек внедрить современную АСУ ТП. Была выбрана районная тепловая станция РТС «ПЕНЯГИНО». Первая очередь станции строилась в составе четырёх котлов типа КВГМ-100.
В это время развитие Ремиконтов привело к появлению программно-технического комплекса ПТК КВИНТ.В состав комплекса кроме самих Ремиконтов входила операторская станция на базе персональной ЭВМ с полным программным обеспечением, пакет программ системы автоматизированного проектирования САПР.

Функции АСУ ТП районной тепловой станции:

  • полностью автоматический пуск котла из холодного состояния до выхода на рабочий режим путём кликания на экране монитора кнопки «ПУСК»;
  • поддержание температуры выходной воды в соответствии с температурным графиком;
  • управление расходом питательной воды с учётом подпитки;
  • технологические защиты с отключением подачи топлива;
  • контроль всех теплотехнических параметров и представление их оператору на экране персональной ЭВМ;
  • контроль состояния агрегатов и механизмов – «ВКЛЮЧЕН» или «ВЫКЛЮЧЕН»;
  • дистанционное управление исполнительными механизмами с экрана монитора и выбор режима управления – ручной, дистанционный или автоматический;
  • информирование оператора о нарушениях в работе контроллеров;
  • связь с диспетчером района по цифровому информационному каналу.

Техническая часть системы была скомпонована в четырёх шкафах – по одному на каждый котёл. В каждом шкафу установлены четыре контроллера в каркасно-модульном исполнении.

Задачи между контроллерами распределены таким образом:

Контроллер №1 выполнял все операции по пуску котла. В соответствии с алгоритмом пуска, который был предложен Теплоэнергоремонтом:

  • контролер включает дымосос и вентилирует топку и дымоходы;
  • включает вентилятор подачи воздуха;
  • включает насосы подачи воды;
  • подключает газ на розжиг каждой горелки;
  • по контролю наличия пламени открывает основной газ на горелки.

Контроллер №2 выполнен в дублированном варианте. Если во время пуска котла сбой техники не страшен, так как можно остановить программу и начать всё сначала, то второй контроллер ведёт основной режим в течении длительного времени.

Особая ответственность на нём в холодное время года. При автоматической диагностике нештатной ситуации в котельной происходит автоматическое безударное переключение с основного контроллера на резервный. На этом же контроллере организованы технологические защиты.
Контроллер №3 предназначен для выполнения менее ответственных функций. При его отказе можно вызвать ремонтника и некоторое время переждать. На этом же контроллере запрограммирована модель котла.

С её помощью проводится предпусковая проверка работоспособности всей программы управления. Её же используют при обучении оперативного персонала.
Работы по созданию головных АСУ ТП московских РТС ПЕНЯГИНО, КОСИНО-ЖУЛЕБИНО, БУТОВО, ЗЕЛЕНОГРАД проводил коллектив в составе МОСПРОМПРОЕКТ (проектные работы), ТЕПЛОЭНЕРГОРЕМОНТ (алгоритмы управления), НИИТеплоприбор (микропроцессорная центральная часть системы).

Перспективы

Развитие и совершенствование элементной базы позволяет снижать габариты технических средств автоматизации, их энергоёмкость. Расширяются функциональные возможности.

Наличие собственного вычислителя в каждом полевом устройстве позволяет выводить от него информацию в систему, а ему получать команды из любой точки системы. Технология полевой шины позволяет существенно повысить живучесть системы, упростить процессы наладки.

Проект автоматизации блочно-модульной газовой котельной

Проект автоматизации блочно-модульной газовой котельной

1.1 Задачи и цели проекта1. Выполнить проект модернизации системы автоматики, а конкретно оптимизировать процесс сжигания газа.2. Управление котлами осуществлять с помощью блока автоматики в зависимости от наружной температуры воздуха.3. Заполнять контура теплоносителя и их подпитку производить в автоматическом режиме.4. Составить принципиальную схему котельной.5. Разработать алгоритм работы системы автоматики.1.2 Состав проектаГазовая котельная находится в отдельно стоящем здании и предназначена для отопления и горячего водоснабжения локомотивного депо. В помещении котельной установлены 2 водогрейных котла Logano SK 625-690 и Logano SK 625-530 фирмы Buderus теплопроизводительностью 690 и 530 кВт соответсвенно. Котлы оснащены горелками WM-G 10/3-A фирмы Weishaupt.СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕ 31 Устройство автоматики газовой котельной 41.1 Назначение газовых котельных 41.2 Блочно-модульные газовые котельные 51.3 Автоматическое регулирование 61.4 Основное оборудование и составляющие систем автоматики 91.5 Задачи и цели проекта 161.6 Состав проекта 162 Проект автоматизации газовой котельной 172.1 Основные данные для проектирования газовой котельной 172.2 Обоснование модернизации систем автоматики 182.3 Настройка газовых горелок 292.4 Функциональные схемы автоматики котельной 312.5 Исполнительная документация по установке систем автоматики 342.6 Охрана труда 373 Организация строительного производства 433.1 Календарное планирование и график производства работ 433.2 Расчёт технико-экономических показателей 483.3 Разработка календарного плана 493.4 Потребность в материально-технических ресурсах 51ЗАКЛЮЧЕНИЕ 53СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 54

Состав проекта

modernizaciya-gazovoy-kotelnoy.rar

Пояснительная записка.docx

Диплом.dwg ○

Дополнительная информация

Содержание

1 Устройство автоматики газовой котельной

1.1 Назначение газовых котельных

1.2 Блочно-модульные газовые котельные

1.3 Автоматическое регулирование

1.4 Основное оборудование и составляющие систем автоматики

1.5 Задачи и цели проекта

1.6 Состав проекта

2 Проект автоматизации газовой котельной

2.1 Основные данные для проектирования газовой котельной

2.2 Обоснование модернизации систем автоматики

2.3 Настройка газовых горелок

2.4 Функциональные схемы автоматики котельной

2.5 Исполнительная документация по установке систем автоматики

2.6 Охрана труда

3 Организация строительного производства

3.1 Календарное планирование и график производства работ

3.2 Расчёт технико-экономических показателей

3.3 Разработка календарного плана

3.4 Потребность в материально-технических ресурсах

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

В России предъявляются строгие требования к качеству воздушной среды в закрытых помещениях, обеспечиваемой системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВ и KB), к реализации мероприятий по охране труда и технике безопасности на производстве, охране окружающей природной среды, в том числе защите атмосферного воздуха, от технологических и вентиляционных выбросов. Для работы систем ОВ и KB расходуется до 40% твердого и газообразного топлива и до 10% вырабатываемой в стране электроэнергии. Особое внимание хотелось бы обратить на необходимость повышения эффективности теплогазоснабжения за счет разработки новых совершенных конструкций, оснащения их средствами автоматики. Существенная экономия топлива и электроэнергии возможна только при автоматизации процессов в системах теплогазоснабжения.

Однако потребление топлива на нужды теплоснабжения неуклонно продолжает увеличиваться. Одним из путей сокращения потреблений энергии в зданиях остаются: повышение качества теплозащиты зданий; совершенствование технологических схем и конструкций систем газоснабжения; автоматизация систем и оборудования; утилизация вторичных энергоресурсов. Более 50% потребности в теплоте покрывается газовым топливом. Газ — хорошее экологическое топливо, использование которого, кроме того, позволяет полностью автоматизировать топочные процессы в котлах и эффективно эксплуатировать весь комплекс отопительных и производственных систем теплоснабжения. Относительно высокая степень автоматизации достигнута в котельных на твердом и жидком топливе, в настоящее время ведутся работы по разработкам систем автоматики и автоматизации газовых котельных и газовых установок.

Системы автоматики и автоматизации позволяют вести беспрерывный контроль за потреблением газа во всех сферах жизни человека обеспечение безопасности может быть только с использованием систем автомаики точно рассчитанных и правильно смонтированных.

Устройство автоматики газовой котельной

Назначение газовых котельных

Газовые котельные являются наиболее распространённым видом котельных установок на сегодняшний день. Очевидными преимуществами является их низкая себестоимость строительства и эксплуатации по сравнению с котельными установками других типов. Разветвленная газопроводная сеть страны, находящаяся в постоянном развитии, позволяет подвести газ практически в любую точку. Кроме того, газ обладает более высокой теплоёмкостью и теплоотдачей по сравнению с другими видами топлива, он оставляет меньше вредных веществ после сгорания.

Газовые котельные – это специальные устройства, работающие на природном газе или других газах, получаемых при переработке нефти и которые выполняются как в стационарной, так и в блочно-модульной комплектации.

Главным же элементом любой котельной установки является котёл. Его главными элементами являются экраны, состоящие из гнутых труб, которые служат для передачи тепла пароводяной смеси, пару, воды или воздуху, которые так же называются рабочими телами. Вода, которая поступает в котельную установку, нагревается в топке до температуры кипения, проходя через экраны она плавно нагревается до температуры насыщения, преобразовывается в пар, который, в свою очередь, перегревается до необходимой температуры.

На данный момент газовые котлы и газовые установки оснащают системами автоматики поэтому контроль всех параметров работы происходит без присутствия человека.

Основным нормативным документом является СП 89.13330.2012 «Котельные установки».

По существующим правилам, газорегуляторные установки следует ставить внутри здания котельной, в то время как газорегуляторные пункты должны располагаться на площадке.

Тип водоподготовительных установок выбирается, исходя из

СП 31.13330.2012 “Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.0284”.

Задачи и цели проекта

Выполнить проект модернизации системы автоматики, а конкретно оптимизировать процесс сжигания газа.

Управление котлами осуществлять с помощью блока автоматики в зависимости от наружной температуры воздуха.

Заполнять контура теплоносителя и их подпитку производить в автоматическом режиме.

Составить принципиальную схему котельной.

Разработать алгоритм работы системы автоматики.

Газовая котельная находится в отдельно стоящем здании и предназначена для отопления и горячего водоснабжения локомотивного депо. В помещении котельной установлены 2 водогрейных котла Logano SK 625690 и Logano SK 625530 фирмы Buderus теплопроизводительностью 690 и 530 кВт соответсвенно. Котлы оснащены горелками WMG 10/3-A фирмы Weishaupt.

В результате выполненного дипломного проекта была модернизированна автоматика котельной. Спроектирован, установлен и настроен комплекс оборудования позволяющий контролировать содержание кислорода в дымовых газах, регулировать скорость вращения вентилятора. В результате чего затраты на электроэнергию снижены на 10%. 50% расход топлива снижен на 3%. 10% при той же производительности котла. Составил локальную смету, разработал календарный план работ на объекте.

Система Logamatic 4311 и 4312 обеспечивают поддержание рабочих температур
Функциональная схема автоматики газовой горелки
Щит котловой автоматики Logamatic 4311
Р газа перед горелкой 50 кПа
клапан малого горения открыт
клапан отсечки газа откр.
контроль факела запальника
контроль факела горелки
клапан большого горения открыт
Проверка герметичности
Давление воды (4-20мА)
клапан запальника открыт
ДП 08.02.08 МСГ-52 21 06.19
КГБПОУ “Алтайский архитектурно-строительный колледж
Подсоединение наружного газопровода ДУ65
Газоснабжение предприятия ООО”АНТ-КИА”
по адресу Павловский тракт 249 Е
автоматизации котельного
Схема функциональная
Аксонометрическая схема газоснабжения котельной
Принципиальная схема котельной
Из системы горячего водоснабжения
В систему горячего водоснабжения
Из хозяйственно-питьевого-противопожарного
локомотивного депо ø32х3.2
локомотивного депо ø57х3
От распределительной гребенки
Из системы вентиляции
К распределительной гребенке
В систему вентиляции
На 1 м. выше перекрытия
План газоснабжения котельной
Схемы и узлы газовой котельной
q*; Указания по монтажу Перед монтажом проверить качество существующих приборов
импульсных и защитных трубопроводов
в случае неудовлетворительного качества – заменить (восстановить) . До нарезки труб и кабелей уточнить их длину по месту. i1.4286
Шкафы управления котлов устанавливаются у фронта соответствующих котлов. Электрические проводки защищаются пластиковой гофрированной трубой. Электропроводки проложить в существующих стальных лотках. Все средства автоматизации
подлежащие заземлению должны быть присоединены к существующему контуру заземления. Импульсные трубопроводы окрасить в цвет технологических трубопроводов
к которым они присоединены.
Автоматика газовой котельной
Мудный кабель сечением 2*0
Котел нагревательный Buderus Logano SK 625-690
Задвижка стальная с электроприводом 30с941нж
Теплообменик пластинчатый
Группа безопасности котла
Описание котельной q*;В качестве источника теплоснабжения предусмотрено два напольных газовых котла Logano SK 625-690 фирмы “Buderus” с горелками WM-G 103-A фирмы “Weishaupt”. Номинальная тепловая мощность котельной: 1220 кВт. Мощность котлов подобрана с учетом теплоснабжения локомотивного депо. Отведение продуктов сгорания предусмотрено от котлов через отдельные теплоизолированные дымоходы. Для распределения теплоносителя используется польная распределительная гребенка. Для подключения контуров предусмотрено использование насосно-смесительных групп с насосным оборудованием. Гребенки
насосное оборудование
запорная и контрольно-измерительная арматура располагаются в котельной. Подпитка системы теплоснабжения осуществляется в автоматическом режиме при снижении давления теплоносителя в системе.
Основное оборудование котельной
Блок-газоанализатор EGA с датчиком
Блок управления горелкой
Блок передачи данных DTI
Щит управления и сигнализации
Функциональная схема автоматики котла
Концентрация О2; СО; CO2.
(Аварийная остановка котла)
Клапан-отсекатель газа (2 шт.)
Регулирование мощности горелки
Перемен. скорость вращ. двигателя
Щит котловой автоматики Logamatic 4311
Газогорелоч- ный автомат
Датчик давления воздуха(Мбар)
Неисправность горелки
Включение горелки (0-1-2)
Р газа перед горелкой 0
Клапан малого горения открыт
Клапан отсечки газа откр.
Контроль факела запальника
Контроль факела горелки
Клапан большого горения открыт
Клапан запальника открыт
Манометр электронный
Регулирование T воды (105 C)
Измерение T дымовых газов (190 C)
Измерение T воды (70 C)
Схема подключения автоматики котла
Схема подключения автоматики газовой горелки
Вид со стороны дверей шкафа
Клапан газовый отсечной
Питание цепей управления и сигнализации ~220В
Питание датчиков загазованности по СО
Питание датчиков загазованности по СН4
Щит управлеения и сигнализации(ЩУС) чертеж общего вида
ЩУС – схема электрическая принципиальная
Горелка WM-G 103-A фирмы “Weishaupt”
Проект автоматизации блочно-модульной газовой котельной
план газоснабжения котельной
основное оборудование котельной
аксонометрическая схема газоснабжения котельной
Функциональная схема автоматики котла
функциональная схема автоматики горелки
схема подключения автоматики котла
схема подключения автоматики горелки
Щит управления и сигнализации(ЩУС) чертеж общего вида
ЩУС – электрическая схема принципиальная
Без регулировки кислорода
С регулировкой кислорода
Кислород в дымовых газах (%)
С регулированием кислорода
Производительность вентилятора
Потребление электроэнергии(кВт)
Расход электроэнергии при использовании системы регулирования содержания О2 в дымовых газах
Содержание кислорода в дымовых газах
Тепловые потери с дымовыми газами
Основное оборудование автоматики
Пожарная сигнализация
отсутствие напряжения
Серводвигатель воздуха
Вспомогательный серводвигатель
Продувочная свеча выше перекрытия на 1м
График календарного планирования
Условные обозначения
Технико-экономические показатели
Потребность в рабочих кадрах
Потребность в материалах и датчиках
Для обеспечения защиты от поражения при случайном прикосновении к токоведущим частям действующей электроустановки или частям
находящимся под измерительным или испытательным напряжением
необходимы следующие способы и средства защиты: защитные ограждения; безопасное расположение токоведущих частей; защитное отключение; изоляция токоведущих частей; изоляция рабочего места; предупредительная сигнализация
знаки безопасности. Для обеспечения безопасности работ при измерениях и испытаниях со снятием напряжения в электроустановке следует выполнять: отключение электроустановки от источника питания; механическое запирание приводов коммутационных аппаратов; снятие предохранителей; отсоединение концов питающих линий и другие меры
исключающие возможность ошибочной подачи напряжения на рабочее место; проверку отсутствия напряжения; заземление отключенных токоведущих частей (наложение переносных заземлений
включение заземляющих ножей); ограждение рабочего места или остающихся под напряжением токоведущих частей
к которым в процессе работы можно прикоснуться или приблизиться на недопустимое расстояние; на приводах ручного и на ключах дистанционного управления коммутационной аппаратуры должны быть вывешены запрещающие плакаты. При проведении электрических измерений и испытаний должен быть исключён непосредственный контакт работающего с узлами и элементами
оказывающими опасное и вредное воздействие. Руководитель работ перед измерением или испытанием обязан проверить правильность сборки цепи и надёжность работников и защитных заземлений. За персоналом
находящимся испытательном (измерительном) поле после подачи испытательной (измерительной) нагрузки
необходимо осуществлять непрерывное наблюдение.
Монтаж и пусконаладка системы автоматики челчас
Затраты на монтаж и пусконаладку системы автоматики рублей
Затраты на материалы и датчики 60%
Монтажные работы 24%
Фонд оплаты труда 16%
Пусконаладочные работы 13%
Монтажные работы 87%
технико-экономические показатели
потребность в рабочих кадрах
потребность в материалах и датчиках
затраты на монтаж и пусконаладку системы автоматики
монтаж и пусконаладка системы автоматики
техника безопасности
Техника безопасности
Котел нагревательный мощностью 690 кВт
Котел нагревательный мощностью 530кВт.
Weishaupt” WM-G 103-A
Горелка газовая 746 кВт
Weishaupt”WM-G 103-A
Горелка газовая 573 кВт
Теплообменник пластинчатый отопл.
Теплообменник пластинчатый ГВС
Насосная станция водоснабжения
Насос циркуляционный котельного контура
Насос циркуляционный контура ГВС
GRUNDFOS UPS40-120FB
Расширительный бак V=400л
Расширительный бак V=300л
Расширительный бак V=500л
Расширительный бак ГВС V=100л
Бак запаса воды емкостью 500 л
Редукционный клапан FA28551
Задвижка стальная с электроприводом
Автоматика котла N1
Электропривод трехходового вентиля котельного контура 1
Электропривод трехходового вентиля котельного контура 2
Электропривод трехходового вентиля котельного отопительного контура
Электропривод трехходового вентиля котельного контура ГВС
Манометр электроконтактный
Датчик внешней температуры
Датчик температуры подающей
Датчик температуры подающей линии ГВС
Датчик температуры подачи внутреннего контура
Датчик температуры обратки внутреннего контура
Щит управления и сигнализации котельной
Затраты труда чел.час
Подготовительные работы
-Мастер 1-Слесарь КИПиА
Конструкции для установки приборов
-Сварщик 6 разр. 1-Слесарь 3 разр.
Механизм исполнительный(приводы)
Установка электрических проводок в щитах и пультах: шкафных и панельных
-Мастер 2-Слесарь КИПиА
Присоединение к приборам электрических проводок под винт: с оконцеванием
Пуско-наладочные работы
Фланцевое соединение
Резиновый антивибрационный компенсатор (DI7240)
Шаровый кран муфтовый
Обратный клапан муфтовый
Фильтр сетчатый фланцевый (F3240)
Дисковый поворотный затвор фланцевый (VP3448-02)
Обратный двухстворчатый клапан фланцевый (CB3440)
Фильтр сетчатый муфтовый
Расходометр (Sono 2500 СТ)
Воздушник(FIV HP 12”)
Полная стоимость в ценах 2 квартала 2019 года
Нормативная трудоёмкость
Выработка на один чел-дн
Стоимость материалов
Удельное содержание стоимости материалов в составе сметной стоимости
Наименование оборудования
Блок управления горелкой
Блок передачи данных
Цифровой модуль Передачи данных
Частотно-регулируемый при-вод(инвентор)
Сервопривод воздушной заслонки

Читайте также:  Бетонные стеновые панели для малоэтажного строительства

Автоматизация котельных установок: описание, устройство и схема

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.

Автоматизация котельных

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.

Особенности наладки и запуска систем

Если осуществлять процесс монтажа котельной прежде всего, эти работы должны проводиться только специалистами, имеющими разрешение на такой вид промышленных услуг, а также имеющие большой опыт в этой категории задач. Базовая функция автоматической системы сосредоточена в том, что в случае аварии или сбоя работы определенного звена, котельная быстро и безопасно отключается и прекращает рабочий цикл. Настройка параметров автоматики зависит от минимального давления в системе, а также от рабочей температуры на выходе, допустимого и рабочего давления, а также от нормы угарного газа в помещении.

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.

Системы автоматизации котельных

Принцип проверки и настройки автоматических систем безопасности котельных: важные аспекты

Рассматривая современные, а также те котельные, которые были построены и запущены много лет назад, стоит учитывать не только их КПД, но еще и наличие, а также уровень работы факторов безопасности. От их правильной и постоянно стабильной работы зависит то, насколько котельная может пройти контроль специальными госорганами и учреждениями, а также то, насколько безопасно она эксплуатируется.
Рассматривая автоматические устройства, стоит детально остановиться на их принципиальных отличиях между собой, которые лежат в таких плоскостях, как:

  • Вид рабочего топлива;
  • Потребляемая и выдаваемая мощность;
  • Базовые размер и конфигурация;
  • Рабочее давление в трубах и их диаметр.

Учитывая то, какое оборудование установлено, – выбирается и соответствующая автоматика, способная эксплуатироваться в интенсивном режиме долгое время.

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.

Автоматизация работы котельной

Автоматизация газовой котельной

(г. Смоленск) в кратчайшие сроки построила новую газовую котельную в поселке Катынь Смоленского района и автоматизировала ее с применением оборудования ОВЕН.

Обрушение крыши котельной накануне отопительного сезона с полной утратой оборудования – явление из разряда катастрофических. Последствия такого события несложно представить. Однако специалисты с многолетним опытом строительства и автоматизации котельных не только успешно справились с подобной задачей, но и в самые кратчайшие сроки.

В поселке Катынь Смоленского района в августе 2012 года произош­ла серьезная авария – обрушилась крыша местной котельной, которая отапливала весь жилой фонд поселка, включая детский сад и больницу. В ре­зультате обрушения оборудование ко­тельной было полностью выведено из строя – все системы, котлы, механизмы погребены под завалами.

В экстренном порядке админист­рацией района при участии губерна­тора Смоленской области было приня­то решение о срочном строительстве новой газовой котельной мощностью 4 МВт. Главное – это успеть возвести новую котельную до наступления хо­лодов. Для выполнения заказа была выбрана , специалисты которой имеют огромный опыт строительства подобных объектов с нуля.

В кратчайшие сроки была отстрое­на новая котельная и ведена в дейст­вие в октябре того же года. Котельная обеспечивает отопление и горячее во­доснабжение поселка. В своем составе котельная имеет:

  • четыре водогрейных котла мощно­стью 1 МВт каждый, оборудованных газовыми горелками;
  • два повысительных, восемь котло­вых, четыре рециркуляционных кот­ловых насоса;
  • два циркуляционных насоса контура отопления и два – в контуре ГВС.

Для регулирования температуры ГВС и отопления используются два трехходовых регулирующих клапана, а также два клапана подпитки. Тепло­носитель циркулирует по внутреннему (котловому) и внешним контурам ото­пления и ГВС. Создана система автоматизации, которая работает без постоянного при­сутствия обслуживающего персонала.

Автоматизация водогрейного котла

Автоматизированную систему щита ЩАК1.1 образуют средства ОВЕН:Для управления водогрейными котлами были изготовлены и установ­лены четыре щита ЩАК1.1 – по одно­му на каждый котел (рис. 1). Система управления реализована на базе программируемых логических контрол­леров ОВЕН ПЛК100. Остальное обо­рудование (насосы, регулирующие и подпиточные клапаны, клапан-отсе­катель газа) управляется с отдельно­го щита управления общекотельнымоборудованием. Основу управления составляет программируемый логиче­ский контроллер ПЛК110-220.60.Р-М.

  • программируемый логический контроллер ПЛК100-224.Р-М;
  • модуль ввода аналоговых сигналов МВ110-224.2А;
  • панель оператора ИП320;
  • блок питания БП15Б-Д2-24;
  • датчики температуры дТС035 (8 шт).

В обычном режиме при запуске котла оператору достаточно нажать кнопку ПУСК. Если система диагно­стирует отсутствие аварий, то вы­полняется поэтапное включение вентиляции топки котла, опрессовка газовых клапанов, розжиг, прогрев и переход в режим поддержания за­данной температуры воды на выходекотла. Рециркуляционный насос обес­печивает поддержку минимально до­пустимой температуры воды на входе котла. В случае нештатной ситуации работа котла блокируется с одновре­менным выведением на экран панели ИП320 очередности аварий. Также па­нель ИП320 используется для задания различных уставок и режимов работы котла.

Щиты автоматизации водогрейных котлов ЩАК1.1 выполняют следующие функции:

  • управление газовыми горелками по сигналу датчика температуры (дТС035) на выходе котла;
  • управление насосом рециркуляции по сигналу датчика температуры (дТС035) на входе котла;
  • прогрев котла при первоначальном пуске;
  • блокировка работы котла при ава­рийно высокой температуре воды, низком и высоком давлении воды на выходе, высоком давлении в топке котла, низком и высоком давлении газа в горелке;
  • блокировка работы котла при от­сутствии протока воды, пропадании питающего напряжения, при пожаре и загазованности;
  • ведение журнала аварий котла;
  • фильтрация срабатывания дискрет­ных датчиков;
  • задержка срабатывания датчика разрежения в топке для исключения пульсаций при розжиге котла;
  • диагностика состояния оборудова­ния щита и датчиков температуры;
  • выдача аварийных сигналов котла на общекотельный щит автоматики.

Система управления общекотельным оборудованием

В состав щита общекотельного вхо­дит следующее оборудования ОВЕН:

  • модуль ввода аналоговых сигналов МВ110-224.8А;
  • программируемый логический контроллер ПЛК110-220.60.Р-М;
  • панель оператора ИП320;
  • блок питания БП15Б-Д2-24;
  • датчики типа дТС035 (3 шт.) – из­мерители температуры прямого и обратного теплоносителя системы отопления и ГВС;
  • датчик дТС125 – измеритель темпе­ратуры наружного воздуха.

Щит автоматики является цент­ральным звеном в управлении котель­ной. Система генерирует сигналы на включение котлов, насосов, а также регулирование температуры теплоносителя. Для правильной автономной ра­боты котельной на панели операто­ра ИП320 щита управления обще­котельным оборудованием задается ряд параметров, таких как: роли ос­новных, резервных и блокируемых насосов, количество запускаемых котлов, отопительный график, устав­ки дневных и ночных температур, коэффициенты ПИД-регуляторов, а также различные временные уставки (периоды ротации, задержки сраба­тывания и т.п.).

Все аварийные ситуации фикси­руются на панели оператора в по­рядке их появления и посредством GSM-контроллера передаются в виде голосовых и SMS-сообщений на теле­фоны диспетчеров. Также на щите ав­томатики управления общекотельным оборудованием предусмотрен ручной режим работы.

Щит управления общекотельным оборудованием обеспечивает выпол­нение следующих функций:

  • поддержание заданной температу­ры отопительного контура и ГВС по ПИД-закону регулирования;
  • вычисление текущей уставки ото­пительного контура по показаниям датчика температуры наружного воздуха в соответствии с отопитель­ным графиком;
  • защита системы отопления от пре­вышения температуры обратного теплоносителя;
  • автоматическое переключение на ночной/дневной режим работы си­стемы отопления;
  • автоматическое управление насоса­ми (основной/резервный) с исполь­зованием функции ротации;
  • управление клапанами подпитки;
  • запрет запуска котлов при отклю­ченных котловых насосах;
  • управление клапаном-отсекателем газа на вводе газа;
  • светозвуковая индикация аварий­ных параметров котельной, вклю­чая такие критичные сигналы, как загазованность СН4, СО2, пожар с выдачей соответствующих блоки­ровок;
  • диагностика состояния оборудова­ния щита и датчиков температуры;
  • запоминание очередности аварий оборудования котельной;
  • выдача аварийных сигналов на пульт диспетчера посредством GSM-связи в виде голосовых и SMS- сообщений.

Результат автоматизации

Благодаря слаженным действиям специалистов проектных групп, отде­ла снабжения, монтажных участков, а также имеющийся многолетний опыт работы в строительстве котель­ных позволили уже в октябре 2012 года (начаты работы были в сентя­бре) подать первое тепло в дома жителей поселка Катынь. При этом, несмотря на сжатые сроки, удалось создать полнофункциональную сов­ременную отопительную систему. Приборы ОВЕН позволили без каких- либо проблем реализовать все функ­ции управления котельной.

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.

Автоматизация котельного оборудования

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).

Автоматизация котельных установок

Функции установки

Автоматика котельных установок выполняет такие задачи:

  • Управляет процессом включения и выключения котлов в системе оборудования (пуск/остановка), авторозжиг;
  • Подключение резервного оборудования (если оно есть в схеме) – если основные котлы, по какой-то причине остановились;
  • Регулировка характеристик теплоносителя;
  • Регулировка мощности оборудования (котлов в схеме);
  • Защитная функция, которая срабатывает при выходе котлов из строя;
  • Энергосбережение при работе котельной;
  • Оповещает об аварийной ситуации, путем включения сигнализации (могут быть разные схемы: световые, звуковые);
  • Контролирует показания индикаторов и датчиков, определяющих температуру (воздуха и теплоносителя), давление воды и насосов;
  • Предотвращение закипания теплоносителя;
  • Предотвращение замерзания системы.

Автоматическое оборудование минимизирует роль человека в управлении отопительной котельной. Есть системы, которые при возникновении аварийной ситуации отправляют СМС – оповещение оператору данного оборудования.

Все современные схемы отопительных установок оснащены автоматическим управлением. Недорогие из них имеют простую систему автоматики. Это подразумевает ручную регулировку, то есть запрограммированное включение/выключение котла. А дорогие установки с самой современной автоматической системой управления можно программировать на снижение температуры в определенное время суток, подачу горячей воды установленной температуры и т.д.

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.

Автоматизация котельных

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 работы и защита пароводогрейных котлов

Одной из самых актуальных проблем современной цивилизации, и в то же самое время одной из самых древних, получивших практические решения, является проблема автоматизации. Самострелы и ловушки древних охотников – это примеры автоматических устройств, срабатывающих так, как надо тогда, когда надо.
Всевозможные демонстрации в древнеегипетских храмах срабатывали без участия человека, а лишь тогда, когда наступала соответствующая ситуация. Массовое внедрение автоматики в современную повседневную жизнь людей лишь подтверждает актуальность этой проблемы в наше время. Особенно это заметно в производственной деятельности человека. Непрерывный рост единичной мощности агрегатов, увеличение их производительности требуют более оперативного и более правильного принятия решений.

Число этих решений в единицу времени непрерывно возрастает, ответственность за их правильность также растёт. Психофизиологические возможности человека уже не позволяют ему справляться с обработкой возросшего потока информации.

На помощь приходит новейшая вычислительная техника и эффективные методы теории управления. Всё более усложнённые технологические и теплотехнические процессы требуют повышения быстродействия технических средств автоматики. Одновременно растёт цена отказа, и растут требования к надёжности и живучести техники. Прогресс в части средств автоматизации тесно связан с изменениями в элементной базе вычислительной техники. Сейчас практически все приборы строятся на основе микропроцессоров.

Это позволяет обрабатывать более сложные алгоритмы, повышать точность измерения технологических параметров, нагружать отдельные приборы ранее не свойственными им функциями. И, самое главное, обмениваться информацией между собой, работая, как единая система управления.

Что такое паровой котёл?

Паровой котёл — агрегат для производства пара. При этом устройство может давать 2 вида пара: насыщенный и перегретый. Насыщенный пар имеет температуру 100ºC и давление 100 кПа. Перегретый пар отличается повышенной температурой (до 500ºC) и высоким давлением (больше 26 МПа).

Примечание: Насыщенный пар используют в отоплении частных домов, перегретый — в промышленности и энергетике. Он лучше переносит тепло, поэтому использование перегретого пара повышает КПД работы установки.

Где используются паровые котлы:

  1. В отопительной системе — пар является энергоносителем.
  2. В энергетике — используются промышленные паровые машины (парогенераторы) для получения электроэнергии.
  3. В промышленности — перегретый пар может быть использован для преобразования в механическое движение и перемещения транспортных средств.
Читайте также:  Баня из бревна: плюсы и минусы конструкций

Средства автоматизации для котельных

Технические средства автоматизации:

  • датчики параметров технологического процесса;
  • исполнительные механизмы, перемещающие по командам в нужном направлении регулирующие органы;
  • управляющая техника, обрабатывающая в соответствии с заложенными в неё алгоритмами и программами информацию от датчиков и формирующая команды исполнительным механизмам;
  • приборы для выбора режимов управления и для дистанционного управления исполнительными механизмами;
  • средства отображения и представления информации оперативному персоналу;
  • устройства для документирования и архивирования технологической информации;
  • средства коллективного представления информации.

Вся эта техника за вторую половину прошлого столетия претерпела революционные изменения, не в последнюю очередь, благодаря достижениям советской науки. Так, например, приборы манометрического ряда, широко применяемые при измерениях давления, расхода, скорости и уровня жидкостей и газов, а также при измерениях силы и массы, поменяли физический принцип чувствительного элемента.

Вместо мембраны, прогибающейся под действием сила и перемещающей шток электромеханического преобразователя, стали использовать тензометрический способ. Его суть в том, что некоторые материалы при механическом воздействии на них меняют свои электрические параметры. Чувствительная измерительная схема улавливает эти изменения, а вычислительное устройство, встроенное в прибор, переводит их в величину технологического параметра.

Приборы стали компактней, надёжней, точнее. И технологичней в производстве. Современные исполнительные механизмы принимают не только команды «включить» и «выключить», как было много лет. Они могут принимать команды в цифровом коде, самостоятельно расшифровывать их, исполнять и предавать отчёт о своих действиях и своём состоянии. Управляющая техника прошла путь от ламповых регуляторов и релейно-контактных схем до микропроцессорных регулирующих, логических и демонстрационных контроллеров.

Испытания первого советского регулирующего микропроцессорного контроллера разработки НИИТеплоприбор были проведены в январе 1980 года на учебной ТЭЦ Московского энергетического института. ТЭЦ работает в составе Мосэнерго. По первым слогам трёх слов названия изделие назвали «Ремиконт». Через пять лет провели более масштабные промышленные испытания Ремиконтов на трёх мощных промышленных объектах. И с этого момента в новые АСУ ТП по всей стране и в зарубежные проекты закладывались только микропроцессорные контроллеры.

За рубежом применение подобных контроллеров в системах автоматизации различных объектов началось чуть раньше. Микропроцессорный контроллер – это вычислительное устройство, сконструированное специально для управления технологическим объектом и расположенным в непосредственной от него близости.

Контроллер состоит из следующих блоков и устройств:

  • блок питания;
  • вычислитель;
  • блок ввода аналоговых сигналов разных номиналов с гальваническим разделением;
  • устройство ввода дискретных сигналов активных (в виде напряжения) и пассивных (в виде сухого контакта);
  • блок вывода аналоговых сигналов разных номиналов с гальваническим разделением;
  • устройство вывода дискретных сигналов активных и пассивных;
  • прибор интерфейсной связи для подключения контроллера к системному информационному полю.

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.

Автоматизация котельных

Автоматизированные тепловые станции

В 1992 году организация, управляющая московской коммунальной энергетикой – МОСТЕПЛОЭНЕРГО – приняла решение на одной из своих новостроек внедрить современную АСУ ТП. Была выбрана районная тепловая станция РТС «ПЕНЯГИНО». Первая очередь станции строилась в составе четырёх котлов типа КВГМ-100. В это время развитие Ремиконтов привело к появлению программно-технического комплекса ПТК КВИНТ.В состав комплекса кроме самих Ремиконтов входила операторская станция на базе персональной ЭВМ с полным программным обеспечением, пакет программ системы автоматизированного проектирования САПР.

Функции АСУ ТП районной тепловой станции:

Читайте также: Газовая колонка электролюкс плохой напор горячей воды. Забивается газовая колонка: причины и пути решения проблемы

  • полностью автоматический пуск котла из холодного состояния до выхода на рабочий режим путём кликания на экране монитора кнопки «ПУСК»;
  • поддержание температуры выходной воды в соответствии с температурным графиком;
  • управление расходом питательной воды с учётом подпитки;
  • технологические защиты с отключением подачи топлива;
  • контроль всех теплотехнических параметров и представление их оператору на экране персональной ЭВМ;
  • контроль состояния агрегатов и механизмов – «ВКЛЮЧЕН» или «ВЫКЛЮЧЕН»;
  • дистанционное управление исполнительными механизмами с экрана монитора и выбор режима управления – ручной, дистанционный или автоматический;
  • информирование оператора о нарушениях в работе контроллеров;
  • связь с диспетчером района по цифровому информационному каналу.

Техническая часть системы была скомпонована в четырёх шкафах – по одному на каждый котёл. В каждом шкафу установлены четыре контроллера в каркасно-модульном исполнении.

Задачи между контроллерами распределены таким образом:

Контроллер №1 выполнял все операции по пуску котла. В соответствии с алгоритмом пуска, который был предложен Теплоэнергоремонтом:

  • контролер включает дымосос и вентилирует топку и дымоходы;
  • включает вентилятор подачи воздуха;
  • включает насосы подачи воды;
  • подключает газ на розжиг каждой горелки;
  • по контролю наличия пламени открывает основной газ на горелки.

Контроллер №2 выполнен в дублированном варианте. Если во время пуска котла сбой техники не страшен, так как можно остановить программу и начать всё сначала, то второй контроллер ведёт основной режим в течении длительного времени.

Особая ответственность на нём в холодное время года. При автоматической диагностике нештатной ситуации в котельной происходит автоматическое безударное переключение с основного контроллера на резервный. На этом же контроллере организованы технологические защиты. Контроллер №3 предназначен для выполнения менее ответственных функций. При его отказе можно вызвать ремонтника и некоторое время переждать. На этом же контроллере запрограммирована модель котла.

С её помощью проводится предпусковая проверка работоспособности всей программы управления. Её же используют при обучении оперативного персонала. Работы по созданию головных АСУ ТП московских РТС ПЕНЯГИНО, КОСИНО-ЖУЛЕБИНО, БУТОВО, ЗЕЛЕНОГРАД проводил коллектив в составе МОСПРОМПРОЕКТ (проектные работы), ТЕПЛОЭНЕРГОРЕМОНТ (алгоритмы управления), НИИТеплоприбор (микропроцессорная центральная часть системы).

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).

Автоматизация котельных установок

4.1. Основные принципы автоматизации котельных

Надежная, экономичная и безопасная работа котельной с мини­мальным числом обслуживающего персонала может осуществляться только при наличии теплового контроля, автоматического регулиро­вания и управления технологическими процессами, сигнализации и защиты оборудования [8].

Основные решения по автоматизации котельных принимаются в процессе разработки схем автоматизации (функциональных схем). Схемы автоматизации разрабатываются вслед за проектированием теплотехнических схем и принятием решений по выбору основного и вспомогательного оборудования котельной, его механизации и теп­лотехнических коммуникаций. К основному оборудованию относится котлоагрегат, дымососы и вентиляторы, а к вспомогательному насосно-деаэраторная установка, химводоочистка, теплофикационная установка, станция перекачки конденсата, ГРС, склад мазута (угля) и топливоподача.

Объем автоматизации принимается в соответствии с СНиП II-35-76 (раздел 15 – «Автоматизация») и требованиями заводов изготовителей тепломеханического оборудования.

Уровень автоматизации котельных зависит от следующих основ­ных технических факторов:

— типа котла (паровой, водогрейный, комбинированный — пароводогрейный);

— конструкции котла и его оборудования (барабанный, прямоточ­ный, чугунный секционный с наддувом и др.), вида тяги и т.п.; вида топлива (твердое, жидкое, газообразное, комбинированное — га­зомазутное, пылевидное) и типа топливосжигающего устройства (ТСУ);

— характера тепловых нагрузок (производственные, отопитель­ные, индивидуальные и т.п.);

— числа котлов в котельной.

При составлении схемы автоматизации предусматривают основ­ные подсистемы автоматического регулирования, технологической защиты, дистанционного управления, теплотехнического контроля, технологической блокировки и сигнализации.

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:

Функциональная схема автоматизации водогрейной котельной установки типа ПТВМ

АСУ ТП котельных предназначена для экономичного, надежного и качественного управления системами отопления, вентиляции и горячего водоснабжения потребителей за счет:

  • автоматизации и соответствующего повышения эффективности управления технологическим оборудованием
  • совершенствования контроля и управления выработкой тепловой энергии
  • сокращения издержек при генерации тепловой энергии
  • работы технологического оборудования без эксплуатационного персонала (переход к «безлюдной» технологии).

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.

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.

Структурная схема АСУ ТП котлоагрегата

Решения по автоматизации систем Насосной.

3.1. Для решения задач автоматизации Котельной, предусматривается комплекс средств с использованием совмещенных электрощитов управления и автоматики. Комплекс включает в себя:

— электрические щиты управления и автоматики со встроенными в них управляющими контроллерами, расположенные по месту установки обслуживаемого ими оборудования. Характеристики электропитания щита ЩУК2 следующие:

~380 В, 50 Гц, по 1-й категории надежности электроснабжения,

— шину обмена информацией между контроллерами (C-BUS), физически представляющей собой двухпроводную линию связи.

Отличительные особенности

Технологические защиты. Система автоматического ввода и вывода защит обеспечивает возможность нормальной эксплуатации технологического оборудования во всех эксплутационных режимах, включая пусковые, без вмешательства персонала в работу защит. Интерфейсная часть подсистемы технологических защит и блокировок выполнена в удобном для понимания алгоритма виде и позволяет быстро и оперативно разобраться в причинах действия защиты или блокировки.

Технологические защиты предусматривают:

  • автоматическое и санкционированное ручное включение/отключение,
  • санкционированную корректировку уставок защиты
  • контроль действия и регистрацию первопричины срабатывания
  • формирование протоколов аварийных ситуаций, регистрирующих изменения аналоговых и дискретных параметров до и после аварии.

Автоматизированная подсистема управления горелками котла (САУГ). Особенностью подсистемы является её глубокая интеграция с ПТК КРУГ-2000. САУГ позволяет проводить автоматические проверку герметичности газовой арматуры и розжиг горелок, а также реализовать требования нормативных документов по безопасной эксплуатации газового оборудования котлоагрегатов. Подробнее о подсистеме смотри на странице Подсистема управления розжигом горелочных устройств котлоагрегата (САУГ).

Автоматическое регулирование. В автоматических регуляторах предусмотрены современные системотехнические решения, обеспечивающие их устойчивую работу в диапазоне допустимых нагрузок, такие как:

  • реализация многоконтурных схем управления и схем управления с корректирующими сигналами
  • алгоритмы перехода с одного вида топлива на другой
  • возможность смены регулируемых параметров и исполнительных механизмов
  • коррекция задания регулятору подачи воздуха на горение в соответствии с кислородосодержанием, расходом и видом сжигаемого топлива
  • схемы логического управления и технологических блокировок, обеспечивающие безопасность работы регуляторов в нормальных и переходных режимах
  • различные виды балансировок
  • сигнализация неисправностей
  • обработка недостоверных параметров
  • следящие режимы и др.

Управление исполнительными механизмами (ИМ). Управление ИМ осуществляется с учетом приоритетов поступающих сигналов. Высшим приоритетом обладают сигналы технологических защит. Следующие по приоритету — команды логических задач (блокировок нормальной эксплуатации). Затем — команды управления оператором. Дистанционное управление ИМ осуществляется с видеокадров, на которых отображено соответствующее оборудование, с использованием виртуальных панелей управления, манипулятора типа «мышь» или функциональной клавиатуры. Предусмотрены функции группового управления ИМ.

ПРОЕКТНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ АВТОМАТИЗАЦИИ КОТЕЛЬНОЙ

Структурно, система автоматизации представляет собой сеть управляющих, свободно программируемых контроллеров, устанавливаемых в щитах (совместно с силовой частью) по месту установки того или иного оборудования. Связь между контроллерами и внешними устройствами (приводами, датчиками) осуществляется с помощью экранированных кабелей, таких как МКЭШ 2х1.0, 3х1.0, 4х1.0, экраны которых соответствующим образом заземляются, во избежание наводящихся токов. Прокладка кабелей системы автоматизации осуществляется в отдельных металлических лотках, на расстоянии не менее 200 мм. от силовых электропроводок, а от лотков до агрегатов в металлической гофрированной трубе, диаметром 16, 20, мм.

Помимо дистанционного и автоматического управления агрегатами, предусматривается «местное» управление, непосредственно со щита управления; кроме того, по месту установки удаленных от щита агрегатов (насосов, вентиляторов общеобменной вентиляции) проектом предусматривается установка выключателей безопасности.

Результаты

Внедрение АСУ ТП на базе ПТК обеспечивает выполнение всех требований действующих нормативных документов в области энергетики, приводит к значительному расширению функциональных возможностей системы, повышению уровня надёжности технологического оборудования и средств автоматизации, снижению трудозатрат на техническое обслуживание и ремонт.

Управление оборудованием мини-ТЭЦ «Белый ручей» стало эффективнее

Выполнена поставка ПТК КРУГ-2000 для АСУ ТП котлоагрегата ТЭЦ-1 г. Актау

Внедрения ПТК КРУГ-2000 на предприятиях энергетики Республики Башкортостан в 2021 году

Модернизирована система автоматического управления горелками котлоагрегата Пензенской ТЭЦ-1

Модернизирована АСУ ТП котлов ДК-16-14ГМ Губкинского ГПЗ

Модернизирована система электропитания АСУ ТП энергетического оборудования Ульяновской ТЭЦ-1

На ТЭЦ Волжского автозавода успешно внедрена САУГ котла ТГМ-84

Разработан проект АСУ ТП котла ТП-87 Тольяттинской ТЭЦ на базе ПТК КРУГ-2000

ПТК КРУГ-2000 управляет котлом ПТВМ-50 Самарской ГРЭС

Внедрения ПТК КРУГ-2000 на предприятиях энергетики Республики Башкортостан в 2021 году Внедрена система бесперебойного питания горелок котлов ПК-19 и ТП-47 Саранской ТЭЦ-2

Проведено сервисное обслуживание АСУ ТП котлов ТЭЦ-17 ПАО «Мосэнерго»

На Ульяновской ТЭЦ-1 проведено техническое перевооружение САРГ котла ПК-12 ПТК КРУГ-2000 на предприятиях энергетики Республики Башкортостан в 2021 году

На Губкинском ГПЗ проведено техническое обслуживание АСУ ТП парокотельной установки

АСУ ТП котельной Ярославского завода напитков работает под управлением ПТК КРУГ-2000 Итоги сотрудничества НПФ «КРУГ» и в 2015 году НПФ «КРУГ» поставила в 2014 году для энергетических предприятий Башкирии более десяти ПТК КРУГ-2000 Разработан проект бесперебойного питания газового оборудования горелок котлов Саранской ТЭЦ-2

Введена в эксплуатацию АСУ ТП водогрейного котла ТВГ-8 ст. №2 ОАО «СаранскТеплоТранс» Разработан проект системы автоматического управления горелками (САУГ) котла ТП-47 Пензенской ТЭЦ-1 На Саранской ТЭЦ-2 внедрена система автоматизированного управления газовыми горелками котла ПТВМ-100 выполнила поставку SCADA КРУГ-2000 для автоматизации водогрейных котлов ТВГ-8 третьего и шестого микрорайонов Саранска Завершен первый этап перевооружения водогрейного котла ПТВМ-180 на Ульяновской ТЭЦ-1 Введена в эксплуатацию автоматизированная система управления котла Е-75 ст. №4 и общестанционного оборудования ЗАО «Балаковские минеральные удобрения» Произведена поставка САУГ (системы автоматизированного управления газовыми горелками) котлоагрегата ПК-19 ст. №3 Саранской ТЭЦ-2 На Ульяновской ТЭЦ-1 успешно введены в эксплуатацию 3 АСУ ТП котлов ПТВМ 100 НПФ «КРУГ» поставила в 2013 году для энергетических предприятий Башкирии более десятка ПТК КРУГ-2000 На Саранской ТЭЦ-2 введена в эксплуатацию система автоматизированного управления газовыми горелками (САУГ) котлоагрегата ПК-19 ст. №2 На Саранской ТЭЦ-2 введена в эксплуатацию система автоматизированного управления газовыми горелками (САУГ) котлоагрегата ТП-47 на базе ПТК КРУГ-2000 изготовлены шкафы управления и выполнены инжиниринговые работы для АСУ ТП золоулавливающих установок котлоагрегатов ТЭЦ крупного предприятия Сибири Завершены проектные работы по техническому перевооружению системы газоснабжения котла ТГМЕ-464 ст.10 Пензенской ТЭЦ-1 (ОГК-6) На Новокуйбышевской ТЭЦ-1 введена в эксплуатацию система автоматизированного управления газовыми горелками на базе ПТК КРУГ-2000 На Саранской ТЭЦ-2 введена в эксплуатацию система автоматизированного управления газовыми горелками котла ПК-19 на базе ПТК КРУГ-2000 При участии специалистов завершен второй этап перевооружения Северодвинской ТЭЦ-2, связанный с переводом объектов ТЭЦ на сжигание природного газа Введена в эксплуатацию система автоматизированного управления горелками котлоагрегата НЗЛ-60 ст. №2 Самарской ГРЭС на базе ПТК КРУГ-2000

На Саранской ТЭЦ-2 введена в эксплуатацию система автоматизированного управления газовыми горелками (САУГ) котла ст. №5 на базе ПТК КРУГ-2000 Завершен второй этап перевооружения Архангельской ТЭЦ — введены в эксплуатацию АСУ ТП котлов ТГМЕ-8209;84 и КВГМ-180 При участии специалистов внедрена АСУ ТП нового газорегуляторного пункта (ГРП) Северодвинской ТЭЦ-2

Введена в эксплуатацию система автоматического розжига газовых горелок (САРГ) котла ТГМЕ-464 ст.№13 на Ульяновской ТЭЦ-1

На Северодвинской ТЭЦ-2 введена в эксплуатацию автоматизированная система управления котлом ТГМЕ-464 ст. №1 На Архангельской ТЭЦ внедрена полномасштабная АСУ ТП котлов ТГМ-84Б ст. № 3, 4 в рамках работ по переходу на сжигание природного газа Внедрена АСУ ТП котлов ДК-16-14ГМ парокотельной установки (ПКУ) Губкинского ГПК Паровой котел ПТ-50 Белгородской ТЭЦ автоматизирован на базе ПТК «КРУГ-2000» Котел ТГМ-84А Киришской ГРЭС переведен на газовое топливо с помощью пакета «КРУГ-2000» Система управления горелками котлоагрегата НЗЛ-60 Самарской ГРЭС введена в эксплуатацию Система автоматического управления горелками котла ТГМП – 204ХЛ филиала «Сургутская ГРЭС-2» ОАО «ОГК-4» Системы автоматизированного управления газовыми горелками энергетических котлов Ульяновской ТЭЦ-1

Котлоагрегат КВГМ-50 Находится под управлением ПТК «КРУГ-2000» АСУ ТП котла НЗЛ-110 ст.№5 Самарской ГРЭС на базе ПТК «КРУГ-2000»

Локальные АСУ ТП котла ст.№4 и турбогенератора БПТГ-12 ст.№3 Самарской ГРЭС под наблюдением ПО WEB-Контроль

Решения по повышению энергоэффективности котельных, примеры эффектов от внедренных систем

Решения по автоматизации ответственных производств: АСУ ТП котлов, турбин, ГТУ, ГТЭС.

Архитектура, преимущества, решения, новый функционал версии 4.3.

Комплектные шкафы бесперебойного питания (ШБП)

Готовые решения для информационных систем.

АСУ ТП мини-ТЭЦ «Белый ручей»

Система автоматизированного управления газовыми горелками котла ТГМЕ-464 Пензенской ТЭЦ-1

Модернизация системы электропитания АСУ ТП энергетического оборудования Ульяновской ТЭЦ-1 САУГ котла ТГМ-84А ст. №8 ТЭЦ Волжского авто width=»340″ height=»226″[/img] САУГ котла ПТВМ-50 Самарской ГРЭС АСУ ТП парового котла Е-75 ЗАО «Балаковские минеральные удобрения» Полномасштабные АСУ ТП водогрейных котлов Ульяновской ТЭЦ-1 Система автоматизированного управления газовыми горелками котла № 2 Саранской ТЭЦ-2 Система автоматизированного управления газовыми горелками котла № 6 Саранской ТЭЦ-2 Система автоматизированного управления газовыми горелками котла №2 Новокуйбышевской ТЭЦ-1 Система автоматизированного управления газовыми горелками котла №1 Саранской ТЭЦ-2

АСУ ТП котлов ТГМЕ-464 и КВГМ-100 Северодвинской ТЭЦ-2 Система автоматизированного управления горелками котлоагрегата НЗЛ-60 Самарской ГРЭС Система автоматизированного управления газовыми горелками котла № 5 Саранской ТЭЦ-2 Второй этап автоматизации котлоагрегатов и ГРП Архангельской ТЭЦ

Полномасштабная АСУ ТП котлоагрегатов и ГРП Северодвинской ТЭЦ-2

Система автоматического розжига горелок котла ТГМЕ-464 ст.№13 Ульяновской ТЭЦ-1

АСУ ТП котлов ДК-16-14ГМ Губкинского ГПК Система управления горелками котла НЗЛ-60 ст. №1 Самарской ГРЭС Система автоматизированного управления горелками котла ТГМП-204ХЛ Сургутской ГРЭС-2 Системы автоматизированного управления газовыми горелками энергетических котлов Ульяновской ТЭЦ-1

Крупномасштабная распределенная система управления котлоагрегатами Автоматизированная система управления котлом НЗЛ-110 Самарской ГРЭС

Опыт внедрения систем промышленной автоматизации на объектах Башкирской генерирующей )

Архангельская ТЭЦ: второй этап автоматизации котлоагрегатов и ГРП (журнал «Автоматизация и IT в энергетике»)

Система автоматизированного контроля и управления горелками котлоагрегата НЗЛ-60 ст. №1 Самарской ГРЭС (журнал «Автоматизация и IT в энергетике»)

Автоматизированная система управления котлом НЗЛ-110 Самарской ГРЭС на базе ПТК КРУГ-2000 (журнал «ЭНЕРГЕТИК»)

Эффективные решения автоматизации котлоагрегатов на металлургических комбинатах (журнал «Промышленные АСУ и Контроллеры»)

Ссылка на основную публикацию