Автоматизация котельной установки

Управление рабочим процессом котельных агрегатов, нормальная и бесперебойная их эксплуатация обеспечиваются необходимыми контрольно-измерительными приборами, аппаратурой и средствами автоматики.

Необходимость в тех или иных вспомогательных устройствах и их элементах зависит от назначения котельной установки, вида топлива и способа его сжигания. Основными параметрами котлов являются:

– паропроизводительность;

– давление и температура питательной воды;

– КПД.

Используемая автоматика должна отвечать характеру работы технологического оборудования котельных. С помощью автоматики в котельной обычно решаются следующие задачи: регулирование в определенных пре­делах заранее заданных значений ве­личин, характеризующих технологи­ческий процесс; управление работой установки; защита оборудования ко­тельной от повреждений из-за наруше­ния процессов; блокировка, обеспечи­вающая автоматическое включение и выключение оборудования с опреде­ленной последовательностью, обуслов­ленной технологическим процессом.

Перечислим основные изме­ряемые величины и точки замера в отопительных котельных установках:

а) по тракту топливоподачи – в котельных, работающих на жидком и газообразном топливе, устанавлива­ют объемные или скоростные расходомеры;

б) по газовому тракту – обычно измеряют разрежение в топке, за котлом, перед дымососом. Измеряют температуру и проводят анализ газов за котлом. В котельных малой мощ­ности, как правило, используют пока­зывающие приборы, в крупных ко­тельных – самопишущие;

в) по тракту питания котла водой – измеряют расход воды на котельную в целом, а также давление ее на отдельных участках трубопроводов. Обычно используют показывающие приборы;

г) по паровому тракту – измеряют давление в паровом котле и перед потребителями пара в самой котель­ной – пароводонагревателями. Изме­ряют и записывают расход пара, подаваемого потребителям;

д) по водоподготовке – регистриру­ют расход воды, идущей на хими­ческую очистку и после нее, измеряют ее температуру (ртутными термомет­рами) и давление в различных точ­ках тракта;

е) по пароводоподогревательной установке – в основном измеряют расход воды и пара, температуру воды до и после установки, а также давление в трактах воды и пара. Регистрируют лишь расход воды и температуру после установки;

ж) по сетевым и подпиточным насосам – обычно замеряют расход воды, подаваемой в сеть и на под­питку, давление в различных точках водяного тракта и температуру воды, поступающей из теплосети. Регистри­руют лишь количество подпиточной воды.

Рисунок 9.2. Функциональная структурная схема подсистемы

автоматизации контура регулирования температуры котельной установки

На рисунке 9.2 представлена функциональная структурная схема подсистемы автоматизации контура регулирования температуры котельной установки.

Под первичными преобразователями подразумеваются – термопреобразователи сопротивления, термоэлектрические преобразователи, датчик расхода воздуха и др., которые передают измерительную информацию о температуре дымовых газов, температуре розжига котла, температуре кипящего слоя, температуре воды до и за контуром охлаждения, расходе воздуха на вторичные приборы и блок логического управления.

Вторичные приборы устанавливаются на щите управления и позволяют контролировать и регистрировать следующие параметры:

а) показание непрерывных измерений температуры кипящего слоя;

б) показание непрерывных измерений температуры розжига котла;

в) показание непрерывных измерений и сигнализация критических значений температуры перед входом в тепловую сеть;

г) многоканальная регистрация температуры кипящего слоя;

д) многоканальная регистрация температуры дымовых газов;

е) показание непрерывных измерений и многоканальная регистрация температуры воды до и за контуром охлаждения.

Блок логического управления получает сигналы от первичных преобразователей и осуществляет управление исполнительными механизмами по заранее заданному алгоритму.

Исполнительные механизмы, получив сигналы с блока логического управления регулируют подачу топлива в топку котла, либо уменьшают или увеличивают количество воздуха, требуемого для горения топлива.

Оператор наблюдает за состоянием технологического процесса и при необходимости может непосредственно управлять исполнительными механизмами, а также вносить необходимые коррективы в алгоритм работы блока логического управления в ходе эксплуатации и ремонта.

На рисунке 9.3 представлена блок-схема алгоритма работы подсистемы регулирования воздухоподачи.

После пуска системы следует установка начальной величины задания расхода воздуха F_З и задания выдержки времени t. Затем проверяется условие А=1 – наличие блокировки (технологической либо аварийной), и условие В=1 – наличие команды на пуск дутьевого вентилятора. При отсутствии блокировки и появления команды на пуск обеспечивается пуск дутьевого вентилятора и технологический режим измерения расхода воздуха. При этом проверяется условие F=F_З. В случае соответствия условия проверяется условие С=1 – наличие сигнала аварийного либо технологического останова. При его отсутствии измерительный цикл повторяется. При появлении сигнала на щит управления оператора выдается сигнал о выключении дутьевого вентилятора и его останов.

При несоответствии F=F_З, в зависимости от полученного неравенства (F>F_З, F<F_З), обеспечивается соответственно уменьшение либо увеличение подачи воздуха на 1 шаг с помощью исполнительного механизма. Затем проверяется условие t=1 – проверка достижения выдержки времени на выполнение регулирующих действий и цикл повторяется.

На рисунке 9.4 представлена блок-схема алгоритма работы подсистемы регулирования топливоподачи.

После пуска системы следует установка начальной величины задания температуры Т_З и задания выдержки времени t₁ и t₂. Затем проверяется условие А=1 – наличие блокировки (технологической либо аварийной), и условие В=1 – наличие команды на пуск питателя топливоподачи. При отсутствии блокировки и появления команды на пуск обеспечивается пуск питателя топливоподачи. Затем проверяется условие t₁=1 – выдержка времени на установку начальных показаний температуры. После проверки выдержки времени происходит переход к технологическому режиму измерения температуры.

Рисунок 9.3. Алгоритм работы подсистемы регулирования

воздухоподачи

При этом проверяется условие Т=Т_З. В случае соответствия условия проверяется условие С=1 – наличие сигнала аварийного либо технологического останова. При его отсутствии измерительный цикл повторяется. При появлении сигнала на щит управления оператора выдается сигнал о выключении питателя и его останов.

При несоответствии Т=Т_З, в зависимости от полученного неравенства (Т>Т_З, Т<Т_З), обеспечивается соответственно уменьшение либо увеличение подачи топлива на 1 шаг с помощью исполнительного механизма. Затем проверяется условие t₂=1 – проверка достижения выдержки времени на установку показаний температуры после переходных процессов и цикл повторяется.

Рисунок 9.4. Алгоритм работы подсистемы регулирования

топливоподачи

Рекомендуемая литература

1. Плетнев Г.П.Автоматизация технологических процессов и производств в теплоэнергетике: учебник для студентов вузов. – М.: МЭИ, 2007. – 351 с.

2. Справочник по автоматизации котельных / Л.М. Файерштейн, Л.С. Этинген, Г.Г. Гохбойм. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 296 с.

3. Батицкий В.А., Куроедов В.И., Рыжков А.А. Автоматизация производственных процессов и АСУ ТП в горной промышленности. – М.: Недра, 1991. – C. 209-217.

Лекция 10