Автоматизация и оптимизация технологического процесса пиковой водогрейной котельной установки с обоснованием параметров регулирования

Энергетическая программа и основные направления экономического и социального развития России на 2010 год и период до 2030 года наметили широкую перспективу совершенствования и развития топливно-энергетического комплекса страны. Дальнейшее развитие энергетических мощностей и значительное увеличение производства электроэнергии за счет внедрения мощных блочных электростанций, внедрения энергосберегающего оборудования и технологий, а также обеспечения стабильного снабжения теплом и электроэнергией всех предусмотрены секторы экономики. А именно, планируется заменить небольшие, неэффективные котельные комбинированными теплоэлектростанциями, использующими органическое и ядерное топливо, и укрупненными котельными. Эти работы должны сопровождаться повышением производительности труда, снижением себестоимости производства электрической и тепловой энергии, повышением надежности энергетического оборудования. Развитие энергетической отрасли, отопления сопровождается разработкой новых технологии производства тепловой и электрической энергии, разработка конструкций паровых и водогрейных котлов, их вспомогательного оборудования, разработка новых видов топлива, а также совершенствование контрольно-измерительной аппаратуры средств управления оборудованием. За относительно короткий период развития энергетической отрасли значительно возросла мощность котельных установок, повысились параметры вырабатываемого пара, а отопление получило широкое развитие.

Пиковый отопительный когенерационный котел ПТВМ-180 (рисунок 1) с теплопроизводительностью 180 ГКал/ ч предназначен для покрытия пиков тепловых нагрузок теплоэлектростанции (ГЭС). Тепловая мощность котла регулируется изменением количества работающих горелок при постоянном расходе сетевой воды через котел и переменной разнице температур. Котел подключен к группе дымоход, обеспечивающий работу котла с естественной тягой во всем диапазоне нагрузок в соответствии с температурным графиком. Подающий патрубок состоит из двух камер диаметром 720 х 12 мм (сталь 20), расположенных под котлом. Из одной камеры (входного отверстия) вода подается по восьми трубам 273 х 10 мм (сталь 20) к концам нижних камер боковых и двухсветовых экранов, проходит через них и проходит по трубам боковых и двухсветных экранов в коллектор, который представляет собой сваренный конструкция трубы. Из сборного коллектора вода через 176 секций конвективной части котла поступает в верхние входные камеры переднего и заднего экранов. Из водяных камер через 24 трубы 159х4,5 (сталь 20), передние и задние экраны поступает в восемь коллекторов 273х8 мм (сталь 20) и через их концы - во вторую (входную) камеру 720 х 12 мм.

Рисунок 1 – Внешний вид котла ПТВМ-180.

Котел ПТВМ-180 - башенный, водотрубный, прямоточный, с принудительной циркуляцией. Изменение теплопроизводительности котла осуществляется путем изменения количества работающих горелок при постоянном расходе воды и переменной разнице температур. Котел оснащен 20 газомасляными горелками с индивидуальным дутьевым вентилятором типа ВТС-14-46 № 6.3 на каждой горелке. В котле нет нагрева воздуха. Производительность котла регулируется путем включения или выключения одного или нескольких горелки. Пределы регулирования производительности составляют 30-100%. Изменение нагрузки котла осуществляется путем изменения температуры воды, расход которой поддерживается постоянным

Мониторинг и управление технологическим оборудованием котла. Датчик - это измерительный инструмент, предназначенный для формирования сигнала измерительной информации в форме , удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или хранения), но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) предназначена для контроля и управляемости технологическим оборудованием котла [8]. Аналоговые и дискретные сигналы подаются на входные модули контроллера. Блок питания контроллера обеспечивает питание датчиков. Работа исполнительных механизмов контролируется пускателями, от которых питаются приводы запорной и регулирующей арматуры. Контроллер передает информацию о состоянии процесса в систему автоматизации рабочего места (AWP) оператора. Это показано на рисунке 2.

Рисунок 2 – Структурная схема AWP

Разработка алгоритма программы, представленного на рисунке 3, важна и необходима для облегчения задачи написания самой программы.

Рисунок 3 – Алгоритм работы программы.

Дизайн программы выполнен на языке LD (Relay circuit language). Основная программа PTVM_PRO выполняется циклически (рис. 4). На видеокадре "Визуализация программы для управления газовым кольцом" приведен пример управления клапаном с указанием процента открытия и состояния открыто/закрыто. Можно поставить задачу. Укажите позицию и процент открытия (рис . 5)

Рисунок 4 – Разработка управляющей программы на языке реле.

Рисунок 5 – Визуализация программы управления газовым кольцом.

В статье представлена разработка автоматизированной системы управления водогрейным котлом ПТВМ-180. Представлен выбор датчиков, выбор программируемого логического контроллера, разработка автоматизированной рабочей станции и визуализация процесса, включая выбор эффективных параметров. Было произведено энергоэффективное автоматизированное оборудование для автоматизированных систем управления технологическими процессами. Был составлен список контрольно- измерительных приборов, необходимых для реализации проекта. Программа для контроллер был разработан для автоматизации пикового котла с использованием сигнала и разработал программу управления на языке релейных схем.