Katlajaamade automatiseerimine: kirjeldus, seade ja diagramm

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Katlasõlmede töö reguleerimiseks ja optimeerimiseks hakati tehnilisi vahendeid kasutama juba tööstuse ja tootmise automatiseerimise algfaasis. Selle valdkonna praegune arengutase võib oluliselt tõsta katla seadmete tasuvust ja töökindlust, tagada hoolduspersonali töö ohutuse ja intellektuaalsuse.

Eesmärgid ja eesmärgid

Kaasaegsed katlaruumi automaatikasüsteemid suudavad tagada seadmete tõrgeteta ja tõhusa töö ilma operaatori otsese sekkumiseta. Inimfunktsioonid on taandatud kogu seadmete kompleksi jõudluse ja parameetrite online-seireks. Katlamajade automatiseerimine lahendab järgmised ülesanded:

• Katelde automaatne käivitamine ja seiskamine.
• Katla võimsuse reguleerimine (kaskaadjuhtimine) vastav alt etteantud esmastele seadistustele.
• Söötepumpade juhtimine, tasemete juhtiminejahutusvedelik töö- ja tarbijaahelates.
• Hädaseiskamine ja signaalseadmete aktiveerimine, juhul kui süsteemi tööväärtused ületavad kehtestatud piire.

Automatiseerimisobjekt

Katla seadmed kui reguleerimisobjekt on keerukas dünaamiline süsteem, millel on palju omavahel seotud sisend- ja väljundparameetreid. Katlamajade automatiseerimise teeb keeruliseks asjaolu, et tehnoloogiliste protsesside kiirus aurusõlmedes on väga suur. Peamised reguleeritavad väärtused on järgmised:

• jahutusvedeliku (vesi või aur) voolukiirus ja rõhk;
• ahju tühjendamine;
• toitepaagi tase;
• Viimastel aastatel on seatud kõrgendatud keskkonnanõudeid valmistatud kütusesegu kvaliteedile ning sellest tulenev alt ka suitsu väljalasketoodete temperatuurile ja koostisele.

Automatiseerimise tasemed

Automatiseerituse aste määratakse katlamaja projekteerimisel või seadmete kapitaalremondil/vahetamisel. See võib ulatuda käsitsi juhtimisest vastav alt mõõteriistade näidikutele kuni täisautomaatse juhtimiseni vastav alt ilmastikust sõltuvatele algoritmidele. Automatiseerituse taseme määrab eelkõige seadmete töö eesmärk, võimsus ja funktsionaalsed omadused.

Kaasaegne katlaruumi automatiseerimine eeldab integreeritud lähenemist - üksikute tehnoloogiliste protsesside jälgimise ja reguleerimise alamsüsteemid on ühendatud ühtseks funktsionaalseks võrguksrühma juhtimine.

Üldine struktuur

Katlamajade automatiseerimine on üles ehitatud kahetasandilisele juhtimisskeemile. Alumine (välja)tase hõlmab programmeeritavatel mikrokontrolleritel põhinevaid lokaalseid automaatikaseadmeid, mis rakendavad tehnilist kaitset ja blokeerimist, parameetrite reguleerimist ja muutmist, füüsiliste suuruste esmaseid muundureid. See hõlmab ka seadmeid, mis on loodud teabe andmete teisendamiseks, kodeerimiseks ja edastamiseks.

Ülemist taset saab kujutada juhtkappi sisseehitatud graafilise terminalina või personaalarvutil põhineva operaatori tööjaamana. See kuvab kogu teabe, mis tuleb süsteemi madalama taseme mikrokontrolleritelt ja anduritelt, ning sisestab töökäsud, seadistused ja seadistused. Lisaks protsesside väljasaatmisele lahendatakse režiimide optimeerimise, tehnilise seisukorra diagnoosimise, majandusnäitajate analüüsi, andmete arhiveerimise ja säilitamise ülesandeid. Vajadusel edastatakse teave ettevõtte või paikkonna üldisesse juhtimissüsteemi (MRP / ERP).

Katla seadmete automatiseerimine

Kaasaegne turg on laialdaselt esindatud nii üksikute instrumentide ja seadmete kui ka kodumaiste ja välismaiste auru- ja kuumaveekatelde automatiseerimiskomplektidega. Automatiseerimistööriistade hulka kuuluvad:

• süüte- ja leegitõrjeseadmed, käivitamine jakütuse põlemisprotsessi juhtimine katlaüksuse põlemiskambris;
• spetsialiseeritud andurid (tõmbe- ja manomeetrid, temperatuuri- ja rõhuandurid, gaasianalüsaatorid jne);
• ajamid (solenoidventiilid, releed, servoajamid, sagedusmuundurid);
• katelde ja katla üldseadmete juhtpaneelid (paneelid, puuteekraanid);
• lülituskapid, sideliinid ja toiteallikas.

Tehniliste juhtimis- ja seirevahendite valikul tuleks enim tähelepanu pöörata ohutusautomaatikale, mis välistab häda- ja hädaolukordade tekkimise.

Alamsüsteemid ja funktsioonid

Iga katlaruumi automatiseerimisskeem sisaldab juhtimise, reguleerimise ja kaitse allsüsteeme. Reguleerimine toimub optimaalse põlemisrežiimi säilitamisega, seadistades ahju vaakumi, primaarse õhuvoolu kiiruse ja jahutusvedeliku parameetrid (temperatuur, rõhk, voolukiirus). Juhtimisalasüsteem väljastab tegelikud andmed seadmete töö kohta inimese ja masina liidesesse. Kaitseseadmed tagavad hädaolukordade vältimise tavaliste töötingimuste rikkumise, valguse, helisignaali või katlaagregaatide väljalülitamise korral koos põhjuse fikseerimisega (graafilisel ekraanil, märguandeskeemil, kilbil).

Sideprotokollid

Mikrokontrolleritel põhinevate katlajaamade automatiseerimine vähendab funktsionaalset kasutamistrelee lülitus- ja juhtimisliinide skeem. Automatiseeritud juhtimissüsteemi ülemise ja alumise taseme ühendamiseks, andurite ja kontrollerite vahelise teabe edastamiseks, käskude tõlkimiseks täiturmehhanismidele kasutatakse spetsiifilise liidese ja andmeedastusprotokolliga tööstusvõrku. Enim kasutatavad standardid on Modbus ja Profibus. Need sobivad kokku enamiku kütteseadmete automatiseerimiseks kasutatavate seadmetega. Neid eristab teabe edastamise kõrge usaldusväärsus, lihtsad ja arusaadavad tööpõhimõtted.

Energiasääst ja automatiseerimise sotsiaalsed mõjud

Katlamajade automatiseerimine välistab täielikult kapitalihoonete hävimise ja teenindajate surmaga kaasnevate õnnetuste võimaluse. ACS on võimeline tagama seadmete normaalse töö ööpäevaringselt, minimeerides inimfaktori mõju.

Kütuseressursside pideva hinnatõusu valguses ei ole automatiseerimise energiasäästlik mõju vähimgi tähtsus. Maagaasi säästmise, mis ulatub kuni 25%ni kütteperioodi kohta, tagab:

• optimaalne "gaas/õhk" suhe kütusesegus katlamaja kõigil töörežiimidel, parandus põlemisproduktide hapnikusisalduse taseme järgi;
• võimalus kohandada mitte ainult katlaid, vaid ka gaasipõleteid;
• reguleerides mitte ainult jahutusvedeliku temperatuuri ja rõhku katelde sisse- ja väljalaskeava juures, vaid võttes arvesse ka keskkonnaparameetreid(ilmastikuga kompenseeritud tehnoloogia).

Lisaks võimaldab automatiseerimine rakendada energiasäästlikku algoritmi mitteeluruumide või hoonete kütmiseks, mida nädalavahetustel ja pühadel ei kasutata.