Автоматика котельной

Автор: Сергей Ерохин
Источник: Журнал АиП № 2, 2010 (36) – 23 с.

Малые объекты теплоэнергетики испытывают острую необходимость в модернизации технологического оборудования и особенно средств автоматического управления. Важнейшим инструментом повышения эффективности управления котельных является создание систем на основе современных микропроцессорных программируемых логических контроллеров (ПЛК). Оптимальное решение – разработка полномасштабных интегрированных АСУ ТП взамен устаревших систем, позволяющих добиться качественно нового уровня управления. По сравнительным оценкам такой подход экономически оправдан и по размерам затрат на внедрение, и по показателям эффективности (экономии энергоресурсов, снижению аварийности, рациональному использованию оборудования), а также повышению общей культуры производства. Примером подобного решения является АСУ ТП водогрейного котла КВ ГМ, разработанная и внедренная усилиями предприятия Котломонтажсервис (г. Бийск)

Водогрейный котел (КВ–ГМ–7,56–150Н) был изготовлен Дорогобужским котельным заводом и установлен на центральной котельной в поселке Магаданской области в качестве основного источника теплоснабжения. Котел предназначен для получения горячей воды давлением до 1,6 МПа и номинальной температурой 150 °С, используемой в системах отопления и горячего водоснабжения промышленного и бытового назначения, а также для технологических целей. Котел оборудован газомазутной горелкой с ротационной форсункой (РГМГ–7), предназначенной для раздельного сжигания жидкого и газообразного топлива.

До недавнего времени все технологические операции по обеспечению работы котла производились вручную. Так продолжаться не могло. Для этого была разработана и внедрена система автоматического управления водогрейным котлом, построенная на основе программируемого контроллера, позволившая автоматизировать процесс получения тепловой энергии. Среди основных требований к новой системе управления были следующие:

обеспечение безопасного технологического режима;
снижение расходов топлива и электроэнергии;
увеличение срока службы технологического оборудования;
снижение вредных выбросов в атмосферу;
улучшение условий труда обслуживающего персонала.

Забегая вперед, отметим: как показал последующий опыт эксплуатации водогрейного котла с новой системой управления, все перечисленные требования были достигнуты.

Рисунок 2 – Схема управления котельной

Комплекс технических средств

Конструктивно АСУ выполнена в виде отдельных шкафов (шкаф управления котлом и шкаф измерений и розжига) со своими пультами управления и панелями индикации. Аппаратное решение создано на базе контрольноизмерительных средств ОВЕН:

логического контроллера ПЛК110 (управление котлом);
модуля МВ110–220.8АС (сбор и преобразование аналоговых сигналов);
панели СП270 (отображение параметров технологического процесса и состояния оборудования);

Основополагающим критерием выбора контроллера ПЛК110 в качестве управляющего элемента системы стало, во–первых: его соответствие условиям эксплуатации, во–вторых: широкие возможности программирования в удобной среде CoDeSys и, в–третьих: накопленный опыт использования контроллеров ОВЕН на других объектах, показавших их высокую надежность.

Созданная система автоматики позволяет решать следующие задачи:

автоматический розжиг котла;
автоматический розжиг горелки котла с переходом в режим минимальной мощности;
управление тепловым режимом котла (регулирование разрежения в топке, давления воздуха в общем воздуховоде, подачи газа в котел);
регулирование температуры сетевой воды на выходе из котельной;
защиту, светозвуковую сигнализацию и блокировку работы котла при неисправностях оборудования и отклонении от заданных технологических параметров в соответствии с требованиями СНиП II–35–76;
управление технологическим оборудованием (дымосос, вентилятор, задвижки);
обеспечение оперативно–технологического персонала информацией о параметрах теплового режима и состоянии технологического оборудования;
автоматический сбор параметров технологического процесса.

Программно – технические средства

Средства автоматизации ОВЕН – та материальная база, на основе которой в совокупности с программой реализуются задачи управления котлом и информационного беспечения персонала котельной. Структура системы – двухуровневая (рис. 1). На нижнем уровне располагаются датчики давления (ДДМ), датчики температуры с нормирующими преобразователями (дТС, НПТ), исполнительные механизмы МЭО–250, DSL), блоки питания (БП30), средства выбора режимов управления, пускатели, промежуточные реле.

На верхнем уровне реализуются основные управляющие и информационные функции системы, а также производится первичная обработка информации. Контроллер и модуль размещены в шкафу управления. На ПЛК реализована система защиты и блокировки котла. Изменение параметров настройки системы управления может осуществляться в рабочем режиме.

Высокую надежность АСУ определяет система электропитания – контроллер подключен через источники бесперебойного питания. В случае нештатной ситуации предусмотрен ручной режим работы – средства дистанционного управления исполнительными механизмами с задвижками и клапанами позволяют оператору вести самостоятельно технологический процесс.

Реальный опыт эксплуатации созданной системы в котельной подтверждает ожидаемый эффект внедрения:

повышение надежности работы котельной ячейки, своевременное обеспечение персонала информацией о состоянии всего технологического оборудования;

снижение влияния человеческого фактора в технологическом процессе и вероятность возникновения аварийных режимов функционирования котла;

экономия топлива за счет оптимального поддержания соотношения топливо–воздух;

улучшение условий труда обслуживающего персонала, получение системы управления современного уровня, переход на качественно другой уровень управления производством.