Automatizacija kotlovskih postrojenja: opis, uređaj i dijagram

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Za regulaciju i optimizaciju rada kotlovskih agregata počela su se koristiti tehnička sredstva još u početnim fazama automatizacije industrije i proizvodnje. Trenutni nivo razvoja u ovoj oblasti može značajno povećati profitabilnost i pouzdanost kotlovske opreme, osigurati sigurnost i intelektualizaciju rada osoblja za održavanje.

Ciljevi i ciljevi

Moderni sistemi za automatizaciju kotlarnice mogu garantovati nesmetan i efikasan rad opreme bez direktne intervencije operatera. Ljudske funkcije se svode na onlajn praćenje performansi i parametara čitavog kompleksa uređaja. Automatizacija kotlarnica rješava sljedeće zadatke:

• Automatsko pokretanje i zaustavljanje kotlova.
• Regulacija snage kotla (kaskadna regulacija) prema datim primarnim postavkama.
• Kontrola dovodnih pumpi, kontrola nivoarashladna tečnost u radnom i potrošačkom krugu.
• Hitno zaustavljanje i aktiviranje signalnih uređaja, u slučaju da radne vrijednosti sistema pređu utvrđene granice.

Objekat automatizacije

Kotlovska oprema kao predmet regulacije je složen dinamički sistem sa mnogo međusobno povezanih ulaznih i izlaznih parametara. Automatizacija kotlovnica je komplicirana činjenicom da je brzina tehnoloških procesa u parnim jedinicama vrlo velika. Glavne podesive vrijednosti uključuju:

• brzina protoka i pritisak rashladne tečnosti (voda ili para);
• ispuštanje u peć;
• nivo rezervoara za hranu;
• Posljednjih godina nametnuti su povećani ekološki zahtjevi na kvalitet pripremljene mješavine goriva i, kao rezultat, na temperaturu i sastav dima izduvnih proizvoda.

Nivoi automatizacije

Stepen automatizacije se postavlja pri projektovanju kotlovnice ili pri remontu/zamjeni opreme. Može se kretati od ručne kontrole prema indikacijama instrumentacije do potpuno automatske kontrole prema algoritmima zavisnim od vremenskih prilika. Nivo automatizacije prvenstveno je određen svrhom, kapacitetom i funkcionalnim karakteristikama rada opreme.

Savremena automatizacija kotlarnice podrazumeva integrisani pristup - podsistemi za praćenje i regulaciju pojedinih tehnoloških procesa kombinovani su u jedinstvenu mrežu sa funkcionalnimgrupna kontrola.

Ukupna struktura

Automatizacija kotlarnica je izgrađena na dvostepenoj shemi upravljanja. Niži (terenski) nivo obuhvata uređaje lokalne automatike zasnovane na programabilnim mikrokontrolerima koji realizuju tehničku zaštitu i blokiranje, podešavanje i promenu parametara, primarne pretvarače fizičkih veličina. Ovo također uključuje opremu dizajniranu za pretvaranje, kodiranje i prijenos podataka informacija.

Gornji nivo se može predstaviti kao grafički terminal ugrađen u upravljački ormar ili kao radna stanica operatera zasnovana na personalnom računaru. Prikazuje sve informacije koje dolaze od nižih mikrokontrolera i senzora sistema, te unosi operativne komande, podešavanja i podešavanja. Osim dispečiranja procesa, rješavaju se zadaci optimizacije režima rada, dijagnosticiranja tehničkog stanja, analize ekonomskih pokazatelja, arhiviranja i pohranjivanja podataka. Ukoliko je potrebno, informacije se prenose u opšti sistem upravljanja preduzeća (MRP/ERP) ili lokaliteta.

Automatizacija kotlovske opreme

Savremeno tržište je široko zastupljeno kako pojedinačnim instrumentima i uređajima, tako i kompletima za automatizaciju parnih i toplovodnih kotlova domaće i strane proizvodnje. Alati za automatizaciju uključuju:

• oprema za paljenje i kontrolu plamena, pokretanje ikontrola procesa sagorevanja goriva u komori za sagorevanje kotlovske jedinice;
• specijalizirani senzori (manometri promaje i pritiska, senzori temperature i pritiska, analizatori gasa, itd.);
• aktuatori (magnetni ventili, releji, servo pogoni, frekventni pretvarači);
• kontrolne ploče za kotlove i opću kotlovsku opremu (paneli, ekrani osjetljivi na dodir);
• rasklopni ormari, komunikacijske linije i napajanje.

Prilikom odabira tehničkih sredstava kontrole i nadzora najveću pažnju treba obratiti na sigurnosnu automatiku, koja isključuje nastanak vanrednih i vanrednih situacija.

Podsistemi i funkcije

Svaka shema automatizacije kotlarnice uključuje podsisteme upravljanja, regulacije i zaštite. Regulacija se vrši održavanjem optimalnog režima sagorevanja podešavanjem vakuuma u peći, protoka primarnog vazduha i parametara rashladnog sredstva (temperatura, pritisak, protok). Upravljački podsistem šalje stvarne podatke o radu opreme na interfejs čovek-mašina. Zaštitni uređaji garantuju sprečavanje vanrednih situacija u slučaju kršenja normalnih uslova rada, snabdevanja svetlosnim, zvučnim signalom ili gašenja kotlovskih agregata uz fiksiranje uzroka (na grafičkom displeju, mnemodijagramu, štitu).

Communication protocols

Automatizacija kotlovskih postrojenja na bazi mikrokontrolera minimizira upotrebu u funkcionalnimdijagram relejnih uklopnih i upravljačkih vodova. Za povezivanje gornjeg i donjeg nivoa automatizovanog sistema upravljanja, prenos informacija između senzora i kontrolera, za prevođenje komandi na aktuatore koristi se industrijska mreža sa specifičnim interfejsom i protokolom za prenos podataka. Najrasprostranjeniji standardi su Modbus i Profibus. Kompatibilni su sa većinom opreme koja se koristi za automatizaciju objekata za grijanje. Odlikuju ih visoke stope pouzdanosti prijenosa informacija, jednostavni i razumljivi principi rada.

Ušteda energije i društveni efekti automatizacije

Automatizacija kotlarnica u potpunosti eliminiše mogućnost nesreća sa rušenjem kapitalnih zgrada, smrću uslužnog osoblja. ACS je u stanju da obezbedi normalno funkcionisanje opreme 24 sata dnevno, minimizirajući uticaj ljudskog faktora.

U svjetlu kontinuiranog rasta cijena goriva, efekat automatizacije uštede energije nije najmanje važan. Ušteda prirodnog gasa, koja dostiže i do 25% po grejnoj sezoni, obezbeđuje:

• optimalni odnos "gas/vazduh" u mešavini goriva u svim režimima rada kotlarnice, korekcija za nivo sadržaja kiseonika u produktima sagorevanja;
• mogućnost prilagođavanja ne samo kotlova, već i plinskih gorionika;
• regulisanje ne samo temperature i pritiska rashladne tečnosti na ulazu i izlazu iz kotlova, već i uzimajući u obzir parametre okoline(tehnologija prema vremenskim uvjetima).

Pored toga, automatizacija vam omogućava implementaciju energetski efikasnog algoritma za grijanje nestambenih prostorija ili zgrada koje se ne koriste vikendom i praznicima.