Kattilalaitosten automatisointi: kuvaus, laite ja kaavio

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Kattilayksiköiden toiminnan säätelyyn ja optimointiin alettiin käyttää teknisiä keinoja jo teollisuuden ja tuotannon automatisoinnin alkuvaiheessa. Tämän alueen nykyinen kehitystaso voi merkittävästi lisätä kattilalaitteiden kannattavuutta ja luotettavuutta, varmistaa huoltohenkilöstön työn turvallisuuden ja älykkyyden.

Tavoitteet ja tavoitteet

Nykyaikaiset kattilaautomaatiojärjestelmät pystyvät takaamaan laitteiden häiriöttömän ja tehokkaan toiminnan ilman suoraa käyttäjän väliintuloa. Ihmisen toiminnot rajoittuvat koko laitekompleksin suorituskyvyn ja parametrien online-seurantaan. Kattilahuoneiden automatisointi ratkaisee seuraavat tehtävät:

• Kattiloiden automaattinen käynnistys ja pysäytys.
• Kattilan tehon säätö (kaskadisäätö) annettujen ensisijaisten asetusten mukaan.
• Syöttöpumppujen ohjaus, tasojen ohjausjäähdytysneste työ- ja kuluttajapiireissä.
• Hätäpysäytys ja merkinantolaitteiden aktivointi, jos järjestelmän toiminta-arvot ylittävät asetetut rajat.

Automaatioobjekti

Kattilalaitteisto säätökohteena on monimutkainen dynaaminen järjestelmä, jossa on monia toisiinsa liittyviä tulo- ja lähtöparametreja. Kattilarakennusten automatisointia vaikeuttaa se, että teknisten prosessien nopeus höyryyksiköissä on erittäin korkea. Tärkeimmät säädettävät arvot ovat:

• jäähdytysnesteen (vesi tai höyry) virtausnopeus ja paine;
• purkaus uuniin;
• syöttösäiliön taso;
• Viime vuosina on asetettu kovempia ympäristövaatimuksia valmistetun polttoaineseoksen laadulle ja sen seurauksena savunpoistotuotteiden lämpötilalle ja koostumukselle.

Automaatiotasot

Automaatioaste asetetaan kattilataloa suunniteltaessa tai kunnostetaan/vaihdetaan laitteita. Se voi vaihdella manuaalisesta ohjauksesta instrumentoinnin mukaan täysin automaattiseen ohjaukseen sääriippuvaisten algoritmien mukaan. Automaatiotaso määräytyy ensisijaisesti laitteen tarkoituksen, kapasiteetin ja toiminnan toiminnallisten ominaisuuksien mukaan.

Kattilahuoneen nykyaikainen automaatio edellyttää integroitua lähestymistapaa - yksittäisten teknisten prosessien valvonnan ja säätelyn osajärjestelmät yhdistetään yhdeksi toimivaksi verkkoksiryhmäohjaus.

Yleinen rakenne

Kattilahuoneiden automatisointi on rakennettu kaksitasoiselle ohjausjärjestelmälle. Alemmalla (kenttä)tasolla ovat ohjelmoitaviin mikrokontrollereihin perustuvat paikallisautomaatiolaitteet, jotka toteuttavat teknisen suojauksen ja lukituksen, parametrien säätämisen ja muuttamisen, fyysisten suureiden ensisijaiset muuntimet. Tämä sisältää myös laitteet, jotka on suunniteltu muuntamaan, koodaamaan ja lähettämään tietodataa.

Ylempi taso voidaan esittää ohjauskaappiin sisäänrakennettuna graafisena päätelaitteena tai henkilökohtaiseen tietokoneeseen perustuvana käyttäjän työasemana. Se näyttää kaikki tiedot, jotka tulevat järjestelmän alemman tason mikrokontrollereilta ja antureilta, ja syöttää käyttökomentoja, säätöjä ja asetuksia. Prosessilähetyksen lisäksi ratkotaan toimintamuotojen optimointia, teknisen kunnon diagnosointia, taloudellisten indikaattoreiden analysointia, tietojen arkistointia ja tallentamista koskevia tehtäviä. Tarvittaessa tiedot siirretään yrityksen yleiseen hallintajärjestelmään (MRP / ERP) tai paikkakuntaan.

Kattilalaitteiden automatisointi

Nykyaikaiset markkinat ovat laaj alti edustettuina sekä yksittäisillä instrumenteilla ja laitteilla että kotimaisilla ja ulkomaisilla höyry- ja kuumavesikattiloiden automaatiosarjoilla. Automaatiotyökaluja ovat:

• sytytys- ja liekinhallintalaitteet, käynnistys japolttoaineen palamisprosessin ohjaaminen kattilayksikön polttokammiossa;
• erikoisanturit (veto- ja painemittarit, lämpötila- ja paineanturit, kaasuanalysaattorit jne.);
• toimilaitteet (solenoidiventtiilit, releet, servokäytöt, taajuusmuuttajat);
• kattiloiden ja yleisten kattilalaitteiden ohjauspaneelit (paneelit, kosketusnäytöt);
• kytkentäkaapit, tietoliikennelinjat ja virtalähde.

Teknisiä ohjaus- ja valvontakeinoja valittaessa tulee kiinnittää erityistä huomiota turvaautomaatiikkaan, joka sulkee pois hätä- ja hätätilanteiden esiintymisen.

Alijärjestelmät ja toiminnot

Kaikki kattilahuoneiden automaatiojärjestelmät sisältävät ohjaus-, säätö- ja suojaosajärjestelmiä. Säätö suoritetaan ylläpitämällä optimaalinen palamistila asettamalla uunin tyhjiö, ensiöilman virtausnopeus ja jäähdytysnesteen parametrit (lämpötila, paine, virtausnopeus). Ohjausalijärjestelmä tulostaa todelliset tiedot laitteen toiminnasta ihmisen ja koneen väliseen rajapintaan. Suojalaitteet takaavat hätätilanteiden estämisen normaaleiden käyttöolosuhteiden rikkomisen, valon, äänimerkin tai kattilayksiköiden sammuttamisen yhteydessä syyn selvittämisessä (graafisella näytöllä, muistikuvassa, suojassa).

Viestintäprotokollat

Kattilalaitosten mikrokontrollereihin perustuva automatisointi minimoi käytön toiminnallisissakaavio relekytkentä- ja ohjausvoimalinjoista. Automatisoidun ohjausjärjestelmän ylemmän ja alemman tason yhdistämiseen, tiedon siirtoon anturien ja säätimien välillä, komentojen kääntämiseen toimilaitteille käytetään teollista verkkoa, jossa on tietty rajapinta ja tiedonsiirtoprotokolla. Yleisimmin käytetyt standardit ovat Modbus ja Profibus. Ne ovat yhteensopivia suurimman osan lämmitystilojen automatisointiin käytettävistä laitteista. Niille on tunnusomaista korkea tiedonsiirron luotettavuus, yksinkertaiset ja ymmärrettävät toimintaperiaatteet.

Energiansäästö ja automaation sosiaaliset vaikutukset

Kattilarakennusten automatisointi eliminoi täysin onnettomuuksien mahdollisuuden, kun pääomarakennukset tuhoutuvat ja huoltohenkilöstö kuolee. ACS pystyy varmistamaan laitteiden normaalin toiminnan kellon ympäri minimoiden inhimillisen tekijän vaikutuksen.

Polttoaineresurssien jatkuvan hintojen nousun valossa automaation energiansäästövaikutus ei ole vähiten tärkeä. Maakaasun säästö, joka on jopa 25 % lämmityskautta kohden, tarjoaa:

• optimaalinen "kaasu/ilma"-suhde polttoaineseoksessa kattilarakennuksen kaikissa käyttötavoissa, korjaus palamistuotteiden happipitoisuuden mukaan;
• mahdollisuus räätälöidä paitsi kattiloita myös kaasupolttimia;
• säädetään paitsi jäähdytysnesteen lämpötilaa ja painetta kattiloiden sisään- ja ulostulossa, myös ympäristöparametrit huomioon ottaen(sään kompensoitu tekniikka).

Lisäksi automaation avulla voit toteuttaa energiatehokkaan algoritmin muiden kuin asuintilojen tai rakennusten lämmittämiseen, joita ei käytetä viikonloppuisin ja pyhäpäivinä.