Проектирование АСУ котла и топливного тракта

 

            Измеритель выпускаются в двух  исполнениях. Исполнение 1- без токового выхода; исполнение 2 – с токовым выходом 4 – 20мА.

            Положение заслонок газа, воздуха  и дымохода отображать устройством  индикации АДИ которое осуществляет  формирование сигналов, отображающих  направление вращения выходного  вала исполнительного механизма (МЭО). Индикатор АДИ – цифровой измерительный прибор, выполненный на базе АДН, в котором отсутствуют первичный датчик давления и усилитель напряжения. АДИ предназначен для измерения и индикации промышленных сигналов 0-5мА, 0-20мА, 4-20 мА и напряжения постоянного тока 0-10В. Некоторые модификации АДИ имеют 2 оптоизолированных дискретных выхода.

            Для индикации наличия пламени  и формирования дискретного сигнала  для автоматики защиты установить  датчик-реле в исполнении АДП-01.1 (тип чувствительного элемента - фотодиод, тип выхода -  открытый коллектор).

    Для  контроля герметичности автоматических  газовых клапанов автомат контроля  герметичности АКГ-01(рисунок2.4). АКГ выполнен в виде законченного функционального блока. Внутри корпуса прибора находится печатная плата с источником питания, реле и транзисторными повторителями. На передней панели АКГ размещен измеритель избыточного давления типа АДН, индикация питания автоматических клапанов, индикация режима работы АКГ, кнопка запуска проверки герметичности. Штуцер для подключения импульсной линии расположен на верхней стенке корпуса прибора. Гермовводы для подключения питания АКГ и электромагнитов автоматических клапанов расположены на нижней стенке корпуса прибора.

           АКГ блокирует управление отсекающими клапанами горелки, если при проверке обнаружены утечки превышающих норму. АКГ проверяет герметичность двух отсекающих клапанов перед каждым пуском горелки. Отличительной особенностью АКГ является:

- встроенный измеритель  избыточного давления АДН;

- подробная индикация  состояния клапанов и режима  работы;

- возможность контроля  герметичности газовой арматуры  котлов с двумя или с одной  горелкой;

- возможность настройки  всех параметров алгоритма контроля  герметичности;

- при работающей горелке встроенный измеритель показывает давление ГРУ (после первого клапана - отсекателя).

      Для автоматического и дистанционного розжига горелок работающих на газообразном топливе использовать электрозапальник газовый (ЭЗ). ОН осуществляет воспламенение от высоковольтного трансформатора, поступающего в него газа и контроль наличия собственного факела.

             Рисунок 2.4–Схема подключения автомата  контроля герметичности

 

            

Основные технические характеристики ЭЗ:

- давление газа - 0,001 до 0,05 МПа;

- диаметр штуцера – 12 мм;

- максимально допустимая  температура в зоне установки  рабочей части от 700 до 900 ºС;

- искровой зазор от 4 до5 мм;

- максимальная температура  газа, поступающего в запальник  – 50ºС.

ЭЗ состоит из ствола со штуцером для, центрального электрода, стабилизатора пламени, контрольного электрода, коробки с тремя клеммами и фланца.

            Для нормальной работы электрозапальника предлагаю установить трансформатор розжига ОСЗЗ-730.Трансформаторы предназначены для зажигания путем дугового искрообразования легкофракционного жидкого и газообразного топлив в технологических теплопроизводяших установках (теплогенераторах, котлоагрегатах, обжиговых печах и т. д.).         

            Трансформаторы с естественным воздушным охлаждением предназначены для работы от сети однофазного переменного тока с номинальным напряжением 220В частоты 50-60Гц.Трансформаторы рассчитаны для работы в местах, защищенных от прямого попадания солнечной радиации и воды (категория размещения 2 по ГОСТ15150-69).Температура окружающей среды от минус 60°С до плюс 40°С, относительная влажность воздуха не более 80% при 20°С.Окружающая среда невзрывоопасная и не должна содержать пыль (в том числе токопроводящую) в количестве, нарушающем нормальную работу трансформатора, а также агрессивных паров и газов в концентрациях, разрушающих металоизоляцию. Положение трансформаторов в пространстве при эксплуатации любое.

             Избыточное давление теплоносителя  на выходе из котла предлагаю  измерять датчиком давления Метран 100-Ех-ДИ, предназначенного для работы  в системах автоматического контроля  и обеспечивающий непрерывное преобразование измеряемой велечены – избыточного давления, в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи.

           Также предлагаю установить табло оператора (АТ–02.1 – для водогрейного котла) предназначенного для дистанционного оповещения обслуживающего персонала котельной об основных аварийных ситуациях.

Применяется для дублирования некоторых аварийных сообщений, поступающих от автоматики управления управления котлом АГАВА 6432.

            Табло оператора АТ обеспечивает: голосовую и световую расшифровку аварийной ситуации котла; световую индикацию неисправности оборудования котла. АТ работает в 3-х режимах: проверка индикации; контроль работы котлов; индикации аварии.

Внешний вид табло оператора АТ-02.1 представлен на рисунке 2.5.

           Для учета теплоносителя предлагаю  установить на выходе из котла  теплосчетчик ультразвуковой фирмы  “Камструп” MULTICAL UF.

           Теплосчетчик MULTICAL UF (в дальнейшем  теплосчетчик) предназначен  для  измерения и коммерческого учета количества тепловой  энергии, объема и параметров теплоносителя в открытых и закрытых системах теплоснабжения у производителей и потребителей тепловой

 

            Рисунок 2.5 -Табло операторов АТ

 

 энергии различного  назначения: в промышленных предприятиях, жилых кварталах, отдельных социально-бытовых, жилых  и  сельскохозяйственных  зданиях. Теплосчетчик производит: вычисление и индикацию тепловой энергии,  ГДж,  Гкал,  МВтч, КВтч; измерение и индикацию объема  и массы теплоносителя в подающем и/ или обратном трубопроводах, а также от дополнительных счетчиков воды, м3;  индикацию   температуры  и  разности  температур  в подающем   и  обратном трубопроводах и трубопроводе холодной воды,  0С; вычисление пиковой мощности; измерение и индикацию времени работы теплосчетчика, ч;  индикация инфокодов неполадок;  архивацию данных, вывод их на принтер; передачу данных по интерфейсу RS 232 (через специальный кабель- в случае заказа тепловычислителя с блоком RS232 или через оптопорт с использованием оптосчитывающей головки);        Теплосчетчик относится к восстанавливаемым, ремонтируемым, многофункциональным  изделиям Теплосчетчик  изготовлен в соответствии с техническими условиями ТУ  4213-156-48793665-00 Для измерения объема и расхода в составе теплосчетчика применяются преобразователи расхода ULTRAFLOW, а для вычисления и индикации тепловой  энергии, объема теплоносителя,   измерения и индикации температур теплоносителя и холодной воды, а также разности температур теплоносителя применяется вычислитель MULTICAL в комплекте с термопреобразователями  сопротивления   PT500. Внешний вид вычислителя,  расположение элементов управления и крепления представлены на рис.2.6

 

Рисунок 2.6 - Теплосчетчик

 

1 – Корпус                                                                 

2 - Индикатор  на жидких кристаллах                      

3 - Кнопка вызова показаний  на индикаторе   дополнительных  преобразователей

4 - Оптоэлектронный  порт расхода и служебной информации.

5 - Клеммник

6 - Питание вычислителя

7 – Винт для  пломбирования

8 –  Кнопка вызова на индикаторе  показаний 

             Стабильную работу измерителей  обеспечивает блок питания срелею. Областью применения БПР давления  являются системы управления, регулирования, за-щитной автоматики, в том числе для газовых котельных.

Блок питания с реле предназначен для:

- обеспечения стабилизированным  напряжением постоянного тока  электронных приборов: АДР, АДН, АДИ, АДП;

- сопряжение низковольтных  слаботочных дискретных выходов  приборов автоматики (в том числе АДР, АДН, АДИ, АДП) с силовой автоматикой и системами управления, работающих при напряжении ~220В.На рисунке 2.7 представлен внешний вид БПР.

БПР изготавливается в корпусе, предназначенном для монтажа на рейку DIN35, габаритные размеры 70.5x42x96 мм. По устойчивости к воздействиям климатических факторов внешней среды устройство соответствует ГОСТ 12997-84, то есть должно транспортироваться при температуре ок-ружающей среды от +5 до +50°С. и относительной влажности до 95% при температуре +35°С. По защищенности от попадания внутрь оболочки твердых тел и воды приборы выполнены со степенью защиты IP41 по ГОСТ 14254-80. По устойчивости к механическим воздействиям устройство соответствует L3 по ГОСТ 12997-84.

 

 

           Рисунок 2.7-Внешний вид БПР

 

 

             2.2 Функциональная схема

 

             Функциональные схемы являются  основным техническим документом, определяющим функционально-блочную  структуру отдельных узлов автоматического  контроля, управления и регулирования  технологического процесса и оснащения объекта управления приборами и средствами автоматизации. На схеме изображен котлоагрегат, технологические линии, средства автоматизации, экспликация технологического оборудования и технологический трубопровод. Схема автоматизации приведена для одного котла.

              Безопасная подача газа обеспечивается  постоянным контролем газа после  ГРУ, эту функцию осуществляет  измеритель АДН-10.1 (поз.1) работающий  по высокому (5кПа ).При резком  повышении или понижении давления  срабатывает световая и звуковая сигнализация, предупреждая оператора о возможной аварии и прекращении подачи топлива на горелку.

              Контур регулирования соотношения  «газ-воздух»- поддерживать заданное соотношение между количеством топлива и воздуха во всем диапазоне изменения подачи топлива, которое определяется по графику. Необходимые данные получают при теплотехнической наладке котла.

Для полного сжигания топлива используются несколько технологических зависимостей между топливом и воздухом. Исходя из этого, строятся и схемы автоматического регулирования: «давление топлива - давление воздуха»; «расход пара — расход (давление) воздуха»; «положение РО топлива — расход (давление) воздуха» и «количество кислорода 02 в уходящих газах — количество воздуха».

Оптимальное количество воздуха будет выдерживаться, когда измеряется не только расход топлива, но и его качественные показатели: состав, температура, влажность и т.д. Наиболее точно это учитывается САР подачи воздуха, удерживающей избыток (1,0+1,5%) кислорода 02 в уходящих газах. Однако из-за сложности измерения кислорода наиболее часто применяется схема регулирования соотношения «топливо — воздух».

Измерение количества топлива заключается в измерении давления непосредственно на газовой горелке измерителем АДН-10.2 (поз.3-) Количество воздуха, подаваемого в топку, измеряется по давлению воздуха в воздуховоде перед горелкой АДН-10.2 (поз.4-1).После передачи данных от измерителей регулятор будет прикрывать или открывать шиберы воздуховода направляющего аппарата вентилятора (поз.4-3) или горелки (поз.3-3), хотя на горелки идет меньше воздуха и нужно наоборот увеличивать подачу воздуха. Положение заслонок газа и воздуха будем определять с помощью индикатора АДИ-01.1(поз.3-2, 4-2). 

 Контур регулирования разрежения представляет собой полное удаление продуктов сгорания независимо от величины нагрузки котла. Этого можно достичь при соответствии производительности дымососа в каждый момент производительности вентилятора и количеству топлива. Показателем такого соответствия является разрежение в топочной камере котла, (поз.7-1) измеритель АДР-0.25.2 поддерживается постоянно (+/-0,125кПа), индикатор АДИ-01.1 (поз.7-2) показывает на сколько закрылся или открылся МЭО шибера дымососа(поз.7-3). Избыточное давление в топке приводит к выбиванию газов и пламени из топки в помещение котельной. С увеличением же разрежения в топке резко возрастают присосы воздуха, снижающие экономичность работы котла за счет потерь с уходящими газами и увеличение расхода электроэнергии на тягу.

         На регулятор разрежения возлагается  задача поддержания постоянного  с высокой точностью. Конкретная  величина разрежения зависит  от конструкции топки и места  отбора импульса. Дело в том, что  в различных по высоте зонах  топки разрежение неодинаково. Для топок котлов типа ВК место отбора разрежения располагается с фронта котла в верхней части топки над горелкой (заводской инструкции на котел).

Основное требование к регулятору - максимально возможное быстродействие, так как топка как объект регулирования разрежения практически безинерционна.

            Плавное управление мощностью  водогрейного котла происходит  следующим образом. При достижении  температуры прямой воды(ТС 035-50М  поз.12 ) величины уставки плюс  величина зоны нечувствительности (далее по тексту дельта), котел переводится в режим малого горения. При уменьшении температуры воды меньше уставки минус дельта, котел переводится в режим большого горения.

Плавное регулирование управление мощностью котла может производиться двумя способами:

• по выбранной оператором температурной уставке и дельте без учета температуры наружного воздуха (по температуре воды на выходе из котла, термопреобразователь ТС 350-50М, поз.12 ),

• по температурному графику (рисунок 2.8), измерение температуры наружного воздуха ТС 125-50М (поз.11 ).