Автоматизация котельной — цели и задачи

История работ

Современные системы автоматизации котельной способны гарантировать бесперебойную и эффективную работу оборудования без прямого вмешательства оператора. Функции человека сводятся к минимуму, а именно к онлайн-мониторингу параметров и работоспособности всего устройства. Автоматизация котельной решает следующие задачи:

• Автоматический запуск и остановка котлов.
• Регулировка мощности котла по заданным настройкам.
• Управление насосами, осуществление контроля уровней теплоносителя в рабочем и потребительском контурах.
• Аварийная остановка и активация устройств сигнализации, если рабочие значения системы превышают установленные пределы.

Автоматизация котельной — подробнее об АСУ котельной  читайте здесь 

Смотрите больше решений по автоматизации

Объекты автоматизации

Котельное оборудование как объект регулирования представляет собой сложную динамическую систему с множеством взаимосвязей. Автоматизация котла усложняется тем, что в паровых установках очень высокие скорости технологических процессов. Основные регулируемые значения включают:

• расход и давление теплоносителя (вода или пар);
• слив в топку;
• уровень в питательной емкости;

В современном мире повышаются экологические требования к качеству готовой топливной смеси, а, следовательно, к температуре и составу продуктов дымоудаления.

Уровни автоматизации

Степень автоматизации устанавливается при проектировании котельной или при капитальном ремонте / замене оборудования. Может варьироваться от ручной настройки показаний приборов до полностью автоматического управления погодозависимыми алгоритмами. Уровень автоматизации в первую очередь определяется назначением, мощностью и функциональными характеристиками работы оборудования.

Современная автоматизация котельной предполагает комплексный подход — подсистемы управления и регулирования отдельных технологических процессов объединены в единую сеть с функционально-групповым управлением.

Общая структура

Автоматика котла построена по двухуровневой схеме управления. Нижний (полевой) уровень включает устройства локальной автоматики на базе программируемых микроконтроллеров, реализующие техническую защиту и блокировку, регулирование и изменение параметров, первичные преобразователи физических величин. Это также включает оборудование, предназначенное для преобразования, кодирования и передачи информационных данных.

Верхний уровень может быть представлен графическим терминалом, встроенным в шкаф управления, или автоматизированным рабочим местом оператора на базе персонального компьютера. Он отображает всю информацию, поступающую от микроконтроллеров и датчиков нижнего уровня системы, и вводит рабочие команды, регулировки и настройки. Помимо календарного планирования процессов 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 расчет.

Автоматизация котельного оборудования

Современный рынок широко представлен как отдельными приборами, так и комплектами автоматики для паровых и водогрейных котлов. К средствам автоматизации относятся:

• аппаратура розжига и контроля пламени, запускающая и контролирующая процесс горения топлива в камере сгорания котлоагрегата;
• специализированные датчики (тяговые датчики, датчики температуры, датчики давления, газоанализаторы и др.);
• исполнительные механизмы (электромагнитные клапаны, реле, сервоприводы, преобразователи частоты);
• пульты управления котлами и общекотельным оборудованием (пульты, сенсорная мнемоника);
• распределительные шкафы, линии связи и электроснабжение.

При выборе технических средств управления и контроля самое пристальное внимание следует уделять автоматизации безопасности, исключающей возникновение аварийных ситуаций.

Подсистемы и функции

Любая схема автоматики котла включает подсистемы управления, регулирования и защиты. Регулирование осуществляется за счет поддержания оптимального режима горения за счет настройки расхода в топке, расхода первичного воздуха и параметров теплоносителя (температуры, давления, расхода). Подсистема управления выводит фактические данные о работе оборудования на человеко-машинный интерфейс. Охранные устройства гарантируют предотвращение несчастных случаев при нарушении нормальных условий эксплуатации, подачу света, звука или отключения котлов с фиксацией причины (на графической плате, мнемонике, щитке).

Коммуникационные протоколы

Автоматизация котельных на базе микроконтроллеров сводит к минимуму использование в функциональной схеме релейных выключателей и управляющих линий питания. Для связи верхнего и нижнего уровней ASK, передачи информации между датчиками и контроллерами, для трансляции команд на исполнительные устройства используют производственную сеть с определенным интерфейсом и протоколом передачи данных. Наиболее распространенными стандартами были Modbus и Profibus. Они совместимы с основной частью оборудования, используемого для автоматизации тепловых пунктов. Отличаются высокой точностью информации, простыми и понятными принципами работы.

Энергосбережение и социальный аспект автоматизации

Автоматика котла полностью исключает возможность аварий с разрушением капитальных построек, гибелью обслуживающего персонала. АСК способна обеспечить нормальную работу оборудования круглосуточно, минимизировать влияние человеческого фактора.

В свете непрерывного роста цен на топливо энергосберегающий эффект автоматизации не менее важен. Экономия природного газа до 25% в отопительный сезон обеспечивается:

оптимальное соотношение «газ / воздух» в топливной смеси на всех режимах работы котла, коррекция уровня кислорода в продуктах сгорания;
возможность индивидуальной настройки не только котлов, но и газовых горелочных устройств;
регулирование не только по температуре и давлению теплоносителя на входе и выходе котлов, но и с учетом параметров окружающей среды (погодозависимые технологии).
Кроме того, автоматизация позволяет реализовать энергоэффективный алгоритм отопления нежилых помещений или построек, которые не используются в выходные и праздничные дни.