Systém automatizace kotelny: schéma, projekt

Automatizace a dispečerské systémy pro kotelny: stavba a provoz

Nové technologie a zařízení plní trh výroby tepla a elektřiny stále rychlejším tempem. Kvalitativně novinkou je například praktická aplikace programovatelných logických automatů (PLC) jako řídicího prvku pro provoz automatizovaných kotelen a využití bezdrátových přenosových a přijímacích systémů využívajících technologii GPRS s komplexy APCS a ASKUE (automatizace a dispečink). krok ve vývoji řídicích systémů kotelen a jejich bezpečnosti.

PLC je mikroprocesorové zařízení určené ke shromažďování, převodu, zpracování, ukládání informací a generování řídicích příkazů, které má konečný počet vstupů a výstupů, k nim připojených senzorů, klíčů, aktuátorů k řídicímu objektu a je navrženo pro práci v reálném čase. .

Využití PLC je výhodné a pohodlné jak v nově projektovaných blokově-modulárních kotelnách (BMC), tak při rekonstrukcích stacionárních provozních s ohledem na jejich práci bez neustále přítomného personálu, neboť plní všechny funkce: řízení, regulaci, ochrana, online dispečink, přenos alarmů. Za účasti autora projektů a instalace automatizovaných BMK s teplovodními kotli o výkonu 4 MW a 5 MW projekt BMK o výkonu 6 MW s PLC řízenými blokovými hořáky na bázi SNiP II-35- 76 „Instalací kotlů“ bylo prakticky dokončeno.

Na technickém trhu jsou PLC zastoupeny širokým sortimentem od různých výrobců vč. a navrženo speciálně pro potřeby organizací zásobujících teplo.

V tomto případě se používají především snímače teploty a tlaku s unifikovaným proudovým signálem 4-20 mA a průtokový spínač s výstupním signálem typu “suchý kontakt”. Architektura PLC umožňuje přidat další rozšiřující moduly ke stávajícímu regulátoru, což je výhodné v případě modernizace kotelny. PLC má navíc interní napájení a rozhraní RS-485 nebo RS-232 (v závislosti na modifikaci).

Při řízení provozu kotelny vykonává PLC následující funkce:

■ zjišťuje čidla tlaku, teploty, průtoku chladiva v kotlovém a síťovém okruhu, čidla tlaku plynu, čidla venkovní teploty vzduchu;

■ dává řídicí signály pro zapnutí (vypnutí) čerpadel sítě a kotlových okruhů;

■ řídí regulační ventil pro změnu teploty chladicí kapaliny podle daného regulačního zákona;

■ zapíná a vypíná záložní kotle a čerpadla s ohledem na dobu chodu (změna pohotovostního režimu).

PLC umožňuje online přenášet data o parametrech provozu kotle: teplota chladiva v síti a kotlových okruzích, tlak chladiva v síti a kotlovém okruhu, tlak plynu na vstupu, provoz čerpadla v normálním režimu kotlových a síťových okruhů, provoz plynových hořáků (automatické blokové hořáky) v normálním režimu. Přenos dat je možný v drátové i bezdrátové verzi pomocí GSM modemu, v režimu přenosu dat technologií GPRS do vzdáleného dispečinku pomocí vestavěných rozhraní RS-485 (RS-232). V případě nouze PLC v souladu se zadaným algoritmem provede potřebné akce a okamžitě vydá poplachový signál do dispečerské konzole. Je zde také možnost automatického restartu kotlů po odstranění havarijních stavů.

Pro zobrazení informací o provozních parametrech kotelny je k PLC připojen operátorský panel, který umožňuje sledovat parametry chladiva přímo v kotelně (tlak, teplotu chladiva síťových a kotlových okruhů, zařízení provoz v aktuálním režimu: která čerpadla a kotle právě pracují). Pomocí ovládacího panelu inženýři také konfigurují parametry kotelny: minimální a maximální nastavení pro teplotní a tlakové limity nosiče tepla sítě a kotlových okruhů, parametry PID regulátoru teploty, který řídí provoz regulačního ventilu. Na Obr. 1 znázorňuje sestavenou hotovou ovládací skříň kotle.

READ
Výroba antén

Rýže. 1. Rozvaděč kotelny: a) – ovládací panel umístěný na předních dveřích; b) – pohled s otevřenými dveřmi, PLC regulátor vpravo uprostřed.

Nové PLC mají následující vlastnosti:

1) umožňují plně ovládat kotle, čerpadla a další zařízení v automatickém režimu, získat okamžitý přístup k aktuálním parametrům chladicí kapaliny a indikaci provozního zařízení v jednom přístupovém bodu (pomocí operátorského panelu);

2) mají menší rozměry, nízkou spotřebu energie, umožňují zadat jakýkoli algoritmus pro řízení provozu kotelny, rychle měnit parametry nastavení a hraniční hodnoty parametrů, provádět okamžitý přenos dat na normální obsluha zařízení a nouzové situace na dálkové ovládání (monitor) obsluhujícího;

3) se programují pomocí notebooku. V případě potřeby rozšíření řídicích funkcí kotelny je PLC rychle vybaveno dalšími rozšiřujícími moduly.

Pro školení inženýrského a technického personálu a simulaci algoritmů provozu PLC byl v našem podniku sestaven stojan, který obsahuje samotné PLC, operátorský panel a připojená čidla, která simulují činnost čidel kotelny (obr. 2). Pro korekci a optimalizaci algoritmu programu byly vytvořeny běžné i nouzové situace. Stojan ukázal svou praktičnost, protože je lepší zvládnout nové vybavení a vytvořit několik algoritmů pro provoz zařízení ve vhodné pracovní místnosti, protože v kotelně jsou během uvádění do provozu časové limity a někdy spartánské podmínky pro hlavní inženýrský personál .

Rýže. 2. Pracovní stojan s PLC (dole) a ovládacím panelem.

Jak ukázala praxe, využití PLC je efektivní v kotelnách provozovaných bez trvale přítomného personálu právě pro širokou volnou možnost sestavení téměř libovolného řídicího algoritmu zařízení a pohodlný dispečerský systém s okamžitým oznámením havárie, havarijní situace a online monitoring ze vzdáleného dispečerského monitoru práce (oproti rozvaděčům vyrobeným podle “dotazníku” a pevně s ním svázaných). Cena PLC se pohybuje od 7,5 do 30 tisíc rublů.

V současné době naše organizace vyvinula projekt řízení parního kotle pomocí takových PLC.

Organizace řídicího a dispečerského systému kotelen

Automatizace pro kotelnu je vybírána na základě konstrukčního řešení a použití PLC umožňuje řešit mnoho technických problémů, které nejsou striktně vázány na kotelny, a realizovat nejnestandardnější technická řešení. K regulátoru jsou připojeny standardní unifikované senzory používané v různých průmyslových odvětvích, takže automatizace pro BMK je plně vybavena standardním vybavením.

Zaměstnanci naší společnosti zorganizovali automatizovaný systém řízení procesu a vyslali BMK s teplovodními kotli o výkonu 4-6 MW s blokovými hořáky na základě specializovaného softwarového balíku tuzemského výrobce.

Technicky si vytvoření automatizovaných systémů řízení procesů a ASKUE vyžádalo následující opatření a vybavení.

1. Přítomnost stabilního spojení s regulátorem kotelny a tím i přítomnost zařízení pro stabilní přenos informací pomocí technologie GPRS v kotelně pro vizuální podporu provozního zařízení kotelny. kotelny, řízení parametrů chladiva, plynu, elektřiny, organizace zpětné vazby (možnosti dálkového ovládání zařízení kotle).

Přenos dat se provádí pomocí GSM sady (modem, router, router) připojené přes následující rozhraní:

■ z regulátoru PLC k přenosu dat o provozu zařízení kotelny: čerpadel, bojlerů, regulačních ventilů atd. (APCS);

■ z měřiče tepla, který přenáší parametry chladiva a údaje o uvolněné tepelné energii u zdroje tepla (ASKUE);

READ
Jak vybrat klimatizaci pro váš dům: typy, příklady výpočtů atd.

■ z plynového korektoru přenášejícího data o spotřebovaném plynu (parametry, spotřeba, m 3, redukovaný a pracovní) (ASKUE);

■ z třífázového elektroměru, který přenáší údaje o množství spotřebované elektřiny (ASKUE).

■ z bloku zabezpečovací a požární signalizace vysílající nouzové signály o požáru nebo vloupání do kotelny (APCS);

■ z detektoru kontaminace plynem CO a SN (APCS).

V zadání pro projekt kotelny je zpravidla uveden způsob přenosu dat v dispečerských systémech a při předprojektovém průzkumu je kontrolován signál CCC (celulární komunikační systém). Rozvoj komunikačních technologií vedl i ve vzdálených vesnicích a městech k vytvoření dostatečně stabilního signálu CCC pro provoz dispečerských systémů a moderní domácí vybavení umožnilo organizovat práci přes jeden GPRS kanál a přenášet informace z dva nezávislé softwarové systémy APCS a ASKUE.

Při absenci mobilní komunikace se v dispečinku obvykle používá průmyslový rádiový modem pro řízení provozu automatizované kotelny s vyhrazenými frekvencemi.

2. Organizace vzdáleného pracoviště dispečera se provádí na bázi PC instalací na PC dispečera specializované programy pro automatizované systémy řízení procesů a ASKUE.

Automatizovaný systém řízení procesu funguje následovně: dispečer má na obrazovce obrázek (mimiku) kotelny: hlavní a pomocná zařízení, potrubí, armatury. Zobrazí se také parametry chladicí kapaliny (tlak, teplota, průtok) (obr. 3). Při běžném provozu ABMK na provozním zařízení (kotel, čerpadlo, ventil) svítí indikátor virtuálního provozu. Při vzniku mimořádné události se barva virtuálního tlačítka změní z černé na červenou „havárii“ označující místo havárie: porucha kotle č. 1, porucha hlavního čerpadla č. 2, požár atd.; další SMS je zaslána na několik čísel provozních technických pracovníků (hlavní inženýr, provozní dispečer, servisní technik). Umístění tak velkého množství dostupných informací na jedné obrazovce značně zpříjemňuje práci dispečera.

Rýže. 3. Mnemotechnické schéma z pracovního počítače dispečera.

Mnemotechnické schéma se v zásadě vyrábí na základě přání zákazníka a zadávacích podmínek, takže vzhled, barevné zobrazení výbavy a parametry se mohou lišit.

Systém ASKUE na bázi serveru ORS funguje následovně: PC dispečera přijímá data z měřících zařízení pro spotřebované a dodané nosiče energie, které jsou formovány do samostatných tabulek, a to jak v aktuálním časovém režimu, tak ve formátu denních a měsíčních archivů, ale tabulky lze také převést na grafy. To je docela výhodné pro analýzu provozu kotelny z hlediska spotřeby energie a výroby tepla.

Obecně lze říci, že popsaný dispečerský systém založený na programech APCS a ASKUE umožňuje v klidu, průběžně sledovat proces výroby tepelné energie a přijímat potřebná rychlá opatření k odstranění havarijních stavů za pomoci služebního týmu na místě v případě náhlého a dlouhodobého nedostatku komunikace s dispečinkem.

Přenos dat pomocí technologie GPRS znamená nepřetržitý přenos dat na dispečerské stanoviště, zejména pomocí mnemotechnických diagramů, takže náhlý a dlouhodobý výpadek komunikace s dispečerem je sám o sobě nouzový, takže projekt zajišťuje nepřerušitelné napájení v automatizační skříni pro nouzové napájení PLC a modemu za účelem vyslání poplachu.

Tato řešení jsou naprosto použitelná pro stacionární teplovodní kotle, rozdíl je pouze v počtu vstupních a výstupních signálů (připojená čidla a ovládané mechanismy). Parní kotle starých modifikací (jako DKVr nebo E) však nejsou navrženy tak, aby fungovaly v plně automatickém režimu bez neustále přítomného personálu, ačkoli moderní dovážené kotle pracují v automatickém režimu: jiná konstrukce, jiné hořáky.

READ
Vchodové dveře jsou zateplené

Pozitivní stránkou plné automatizace kotelny je redukce personálu, při jehož neustálé přítomnosti není potřeba v kotelně, a mobilní tým provádí údržbu více objektů najednou. Dispečer může řídit i provoz více kotelen najednou.

Vytvoření automatizovaného systému řízení procesů pomocí domácího softwarového komplexu stálo asi 60–68 tisíc rublů. (tolik stojí samotný softwarový produkt se všemi potřebnými možnostmi).

Vytvoření systému ASKUE je finančně bezplatné, protože téměř všechna měřicí zařízení vyráběná v Ruské federaci v současné době podporují otevřený protokol serveru OPC a software je dostupný na webových stránkách výrobců ve veřejné doméně.

V současné době již řada automatizovaných kotelen pracuje s ovládacími skříněmi na bázi PLC domácí výroby.

Na projekční, instalační a servisní organizace jsou však kladeny určité požadavky: vysoká úroveň odborného vzdělání projektantů a programátorů a dostatečné zkušenosti s praktickou tvorbou systémů APCS a ASKUE na kotelnách, neboť pouze správně napsaný program s algoritmem provoz a správné nastavení limitů parametrů (které se upravují při uvádění do provozu) umožňuje provoz kotelny v běžných bezporuchových režimech po podstatně delší dobu. Nezbytnou podmínkou je také technická schopnost místního telekomunikačního operátora zajistit stabilní, nepřerušované spojení s poskytnutím pevné IP adresy, i když to, jak již bylo zmíněno výše, dnes není problém.

Automatizace kotelny: princip činnosti a perspektivy

Jedním z nejnaléhavějších problémů moderní civilizace a zároveň jedním z nejstarších problémů, které se dočkaly praktických řešení, je problém automatizace. Kuše a pasti starověkých lovců jsou příklady automatických zařízení, která fungují tak, jak chtějí, když to potřebují.

Všemožné demonstrace ve staroegyptských chrámech fungovaly bez lidského zásahu, ale pouze tehdy, když nastala příslušná situace. Masové zavádění automatizace do moderního každodenního života lidí jen potvrzuje relevanci tohoto problému v naší době.
To je zvláště patrné v lidské výrobní činnosti. Neustálý růst jednotkové kapacity jednotek, zvyšování jejich produktivity vyžaduje efektivnější a správnější rozhodování.

Těchto rozhodnutí za jednotku času neustále přibývá, roste i odpovědnost za jejich správnost. Psychofyziologické schopnosti člověka již neumožňují zvládat zpracování zvýšeného toku informací.

Na pomoc přichází nejnovější výpočetní technika a efektivní metody teorie řízení. Stále složitější technologické a tepelně technické procesy vyžadují zrychlení technických prostředků automatizace. Zároveň rostou náklady na poruchu a rostou požadavky na spolehlivost a životnost zařízení.
Pokrok v oblasti automatizace úzce souvisí se změnami v základně prvků výpočetní techniky. Nyní jsou téměř všechna zařízení postavena na bázi mikroprocesorů.

To umožňuje zpracovávat složitější algoritmy, zlepšovat přesnost měření technologických parametrů a zatěžovat jednotlivá zařízení dříve netypickými funkcemi. A co je nejdůležitější, vyměňovat si informace mezi sebou, fungující jako jediný řídicí systém.

Automatizační nástroje pro kotelny

Technické prostředky automatizace:

  • snímače procesních parametrů;
  • výkonné mechanismy, které pohybují regulační orgány podle příkazů správným směrem;
  • řídicí zařízení, která zpracovávají informace ze senzorů v souladu s algoritmy a programy v nich zabudovanými a generují příkazy pro akční členy;
  • zařízení pro volbu režimů ovládání a pro dálkové ovládání akčních členů;
  • prostředky pro zobrazování a prezentaci informací provoznímu personálu;
  • zařízení pro dokumentaci a archivaci technologických informací;
  • prostředky hromadné prezentace informací.
READ
Jak narovnat linoleum z vln na podlaze?

Celá tato technologie prošla v druhé polovině minulého století převratnými změnami, a to nejen díky výdobytkům sovětské vědy.
Takže například přístroje řady měřidel, široce používané při měření tlaku, průtoku, rychlosti a hladiny kapalin a plynů, jakož i při měření síly a hmotnosti, změnily fyzikální princip snímacího prvku.

Místo membrány, která se působením síly prohýbá a pohybuje tyčí elektromechanického měniče, začali používat tenzometrickou metodu.
Jeho podstatou je, že některé materiály při mechanickém působení na ně mění své elektrické parametry. Citlivý měřicí obvod tyto změny zachytí a výpočetní zařízení zabudované v zařízení je převede na hodnotu procesní proměnné.

Zařízení se stala kompaktnější, spolehlivější a přesnější. A technologicky vyspělejší ve výrobě. Moderní akční členy nepřijímají pouze povely „zapnout“ a „vypnout“, jak tomu bylo po mnoho let. Mohou přijímat příkazy v digitálním kódu, samostatně je dešifrovat, provádět a hlásit o svých akcích a jejich stavu.
Řídicí technologie přešla od regulátorů lamp a reléových obvodů k mikroprocesorovým řídicím, logickým a demonstračním řídicím jednotkám.

Testy prvního sovětského regulačního mikroprocesorového regulátoru vyvinutého společností NIITeplopribor byly provedeny v lednu 1980 ve vzdělávací tepelné elektrárně Moskevského energetického institutu. CHPP funguje jako součást Mosenergo. Podle prvních slabik tří slov názvu se produkt jmenoval „Remicont“. O pět let později byly provedeny další rozsáhlé průmyslové testy Remiconů ve třech výkonných průmyslových zařízeních. A od tohoto okamžiku byly do nových systémů automatizovaného řízení procesů v celé republice i v zahraničních projektech zařazovány pouze mikroprocesorové regulátory.

V zahraničí se používání takových ovladačů v automatizačních systémech různých objektů začalo o něco dříve.
Mikroprocesorový řadič je výpočetní zařízení určené speciálně pro řízení technologického objektu a umístěné v jeho bezprostřední blízkosti.

Ovladač se skládá z následujících bloků a zařízení:

  • napájecí jednotka;
  • kalkulačka;
  • blok pro vstup analogových signálů různých nominálních hodnot s galvanickým oddělením;
  • zařízení pro vstup diskrétních signálů aktivní (ve formě napětí) a pasivní (ve formě suchého kontaktu);
  • blok pro výstup analogových signálů různých nominálních hodnot s galvanickým oddělením;
  • výstupní zařízení pro diskrétní aktivní a pasivní signály;
  • rozhraní komunikační zařízení pro připojení ovladače k ​​systémovému informačnímu poli.

Vstupní a výstupní signálové bloky – bloky skupiny USO (zařízení pro komunikaci s objektem) – všechny vícekanálové, mají 8 až 16 kanálů. Pro konkrétní úlohu je regulátor sestaven metodou návrhového uspořádání. Složení a počet bloků USO se volí na základě počtu odpovídajících signálů v systému.
Jednotka kalkulačky obsahuje procesor, paměť RAM (Random Access Memory) a paměť pouze pro čtení (ROM). ROM obsahuje knihovnu algoritmů. Jeho složení pokrývá téměř všechny řídicí úlohy používané v takových systémech – regulace, aritmetické výpočty, dynamické transformace, logické akce.

Programování regulátorů se provádí metodou technologického programování. U moderních modelů řídicích jednotek je tato metoda sestavením funkčního diagramu řídicí úlohy na obrazovce monitoru.

READ
Design kuchyně-jídelna: interiér - moderní nápady, klasický styl

Po jednoduché kontrole nepřítomnosti chyb se schéma-program nahraje do paměti RAM regulátoru. Intuitivní přístupnost metody pro tradiční samopaly přispěla k rychlé a široké distribuci Remicounts.

Automatické tepelné stanice

V roce 1992 se organizace, která řídí moskevský komunální energetický sektor – MOSTEPLOENERGO – rozhodla zavést moderní systém řízení procesů v jedné ze svých nových budov. Byla vybrána stanice dálkového vytápění RTS “PENYAGINO”. První etapa stanice byla postavena jako součást čtyř kotlů typu KVGM-100.
V té době vedl vývoj Remikontů ke vzniku softwarového a hardwarového komplexu PTK KVINT, který kromě samotných Remikontů zahrnoval operátorskou stanici na bázi osobního počítače s plným softwarem, softwarový balík pro počítač- CAD systém pro podporu návrhu.

Funkce systému řízení procesu pro teplárnu:

  • plně automatické spuštění kotle ze studeného stavu až do dosažení provozního režimu kliknutím na tlačítko „START“ na obrazovce monitoru;
  • udržování teploty výstupní vody v souladu s teplotním rozvrhem;
  • řízení spotřeby napájecí vody s přihlédnutím k doplňování;
  • technologická ochrana s odstavením přívodu paliva;
  • kontrola všech tepelných parametrů a jejich prezentace obsluze na obrazovce osobního počítače;
  • kontrola stavu jednotek a mechanismů – “ON” nebo “OFF”;
  • dálkové ovládání aktorů z obrazovky monitoru a výběr režimu ovládání – ruční, dálkový nebo automatický;
  • informování operátora o porušeních v provozu regulátorů;
  • komunikace s dispečerem prostřednictvím digitálního informačního kanálu.

Technická část systému byla uspořádána do čtyř skříní – jedna pro každý kotel. Každá skříň má čtyři rámové modulární ovladače.

Úkoly mezi ovladači jsou rozděleny následovně:

Ovladač #1 provedl všechny operace ke spuštění kotle. V souladu se spouštěcím algoritmem navrženým společností Teploenergoremont:

  • regulátor zapne odsavač kouře a odvětrá topeniště a komíny;
  • zahrnuje ventilátor pro přívod vzduchu;
  • zahrnuje čerpadla na zásobování vodou;
  • připojuje plyn k zapalování každého hořáku;
  • ovládání plamene otevírá hlavní plyn k hořákům.

Ovladač #2 vyhotoveny ve dvou vyhotoveních. Pokud během spouštění kotle není porucha zařízení hrozná, protože můžete program zastavit a začít znovu, pak druhý regulátor vede hlavní režim po dlouhou dobu.

Zvláštní odpovědnost na něm v chladném období. Při automatické diagnostice havarijního stavu v kotelně dochází k automatickému bezrázovému přepnutí z hlavního regulátoru na záložní. Technologické ochrany jsou organizovány na stejném ovladači.
Ovladač #3 navrženy tak, aby vykonávaly méně kritické funkce. Pokud selže, můžete zavolat opraváře a chvíli počkat. Model kotle je naprogramován na stejném ovladači.

S jeho pomocí se provádí předstartovní kontrola provozuschopnosti celého řídicího programu. Používá se také při výcviku provozního personálu.
Práce na vytvoření hlavních systémů řízení procesů pro moskevské RTS PENYAGINO, KOSINO-ZHULEBINO, BUTOVO, ZELENOGRAD provedl tým složený z MOSPROMPROEKT (projekční práce), TEPLOENERGOREMONT (řídící algoritmy), NIITeplopribor (mikroprocesorová centrální část systém).

Vyhlídky

Vývoj a zdokonalování základny prvků umožňuje zmenšovat rozměry technických prostředků automatizace, jejich energetickou náročnost. Rozšíření funkčnosti.

Přítomnost vlastní kalkulačky v každém provozním zařízení vám umožňuje odesílat informace z něj do systému a může přijímat příkazy odkudkoli v systému. Technologie polní sběrnice může výrazně zvýšit životnost systému a zjednodušit procesy nastavení.

Rating
( No ratings yet )
Like this post? Please share to your friends:
postandbeam.cz
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: