В отопительных котельных работающих на газе и жидком топливе, применяются комплексные системы управления, каждая из которых в зависимости от назначения и мощности котельной, давления газа, вида и параметров теплоносителя имеет свою специфику и область применения.

Главные требования к системам автоматизации котельных:
— обеспечение безопасной эксплуатации
— оптимальное регулирование расхода топлива.

Показателем совершенства применяемых систем управления является их самоконтроль, т.е. подача сигнала об аварийной остановке котельной или одного из котлов и автоматическая фиксация причины, вызвавшей аварийное отключение.
Ряд из серийно выпускаемых систем управления позволяют осуществлять полуавтоматический пуск и остановку котлоагрегатов, работающих на газовом и жидком топливе. Одна из особенностей систем автоматизации газифицированных котельных — полный контроль за безопасностью работы оборудования и агрегатов. Система специальных защитных блокировок должна обеспечить отключение подачи топлива при:
— нарушении нормальной последовательности пусковых операций;
— отключении дутьевых вентиляторов;
— понижении (повышении) давления газа ниже (выше) допустимого придела;
— нарушении тяги в топке котла;
— срывах и погасании факела;
— упуске уровня воды в котле;
— других случаях отклонения параметров работы котлоагрегатов от нормы.
Соответственно современные системы управления состоят из приборов и оборудования, обеспечивающих комплексное регулирования режима и безопасность их работы. Осуществление комплексной автоматизации предусматривает сокращение обслуживающего персонала в зависимости от степени автоматизации. Некоторые из применяемых систем управления способствуют автоматизации всех технологических процессов в котельных, включая дистанционный режим котлов, что позволяет контролировать работу котельных непосредственно из диспетчерского пункта, при этом персонал полностью выведен из котельных. Однако для диспетчеризации котельных необходима высокая степень надежности работы исполнительных органов и датчиков систем автоматики. В ряде случаев ограничиваются применением в котельных автоматики «минимум» предназначенной для контроля лишь основных параметров (частичная автоматизация). К выпускаемым и вновь разрабатываемым системам управления отопительных котельных предъявляется ряд технологических требований: агрегатность, т.е. возможность набора любой схемы из ограниченного числа унифицированных элементов; блочность — возможность лёгкой замены вышедшего из строя блока. Наличие устройств, позволяющих осуществлять телеуправление автоматизированными установками по минимальному количеству каналов связи минимальная инерционность и быстрейшее возвращение к норме при любом возможном разбалансе системы. Полная автоматизация работы вспомогательного оборудования: регулирование давления в обратном коллекторе (подпитка теплосети), давления в головке-деаэратора, уровня воды в баке-аккумуляторе деаэратора и др.

Защита котельных.

Очень важно: используйте на блокировочных позициях только грозозащищенное оборудование.

Защита котлоагрегата при возникновении аварийных режимов является одной из главных задач автоматизации котельных установок. Аварийные режимы возникают в основном в результате неправильных действий обслуживающего персонала, преимущественно при пуске котла. Схема защиты обеспечивает заданную последовательность операций при растопке котла и автоматическое прекращение подачи топлива при возникновении аварийных режимов.
Схема защиты должна решать следующие задачи:
— контроль за правильным выполнением предпусковых операций;
— включение тягодутьевых устройств, заполнение котла водой и т.д.;
— контроль за нормальным состоянием параметров (как при пуске, так и при работе котла);
— дистанционный розжиг запальника с щита управления;
— автоматическое прекращение подачи газа к запальникам после кратковременной совместной работы запальника и основной горелки (для проверки горения факела основных горелок), если факелы запальника и горелки имеют общий прибор контроля.
Оборудование котлоагрегатов защитой при сжигании любого вида топлива является обязательным.
Паровые котлы независимо от давления и паропроизводительности при сжигании газообразного и жидкого топлива должны быть оборудованы устройствами прекращающими подачу топлива к горелкам в случае:
— повышения или понижения давления газообразного топлива перед горелками;
— понижения давления жидкого топлива перед горелками (для котловоборудованных ротационными форсунками не выполнять);

— понижения или повышения уровня воды в барабане;
— понижения давления воздуха перед горелками (для котлов, оборудованных горелками с принудительной подачей воздуха);
— повышения давления пара (только при работе котельных без постоянного обслуживающего персонала);


Водогрейные котлы при сжигании газообразного и жидкого топлива должны быть оборудованы устройствами, автоматически прекращающими подачу топлива к горелкам в случае:
— повышения температуры воды за котлом;
— повышения или понижения давления воды за котлом;
— понижения давления воздуха перед горелками (для котлов оборудованных горелками с принудительной подачей воздуха);
— повышения или понижения газообразного топлива;
— понижения давления жидкого топлива (для котлов оборудованных ротационными горелками, не выполнять);
— уменьшения разряжения в топке;
— уменьшения расхода воды через котёл;
— погасания факела горелок, отключение которых при работе котла не допускается;
— неисправности цепей защиты, включая исчезновение напряжения.
Для водогрейных котлов с температурой нагрева воды 115?С и ниже защита по понижению давления воды за котлом и уменьшению расхода воды через котел может не выполняться.

Технологическая сигнализация на котельных.

Для предупреждения обслуживающего персонала об отклонении основных технологических параметров от нормы предусматривается технологическая светозвуковая сигнализация. Схема технологической сигнализации котельной разделяется, как правило, на схемы сигнализации котлоагрегатов и вспомогательного оборудования котельной. В котельных с постоянным обслуживающим персоналом должна предусматриваться сигнализация:
а) остановка котла (при срабатывании защиты);
б) причины срабатывания защиты;
в) понижения температуры и давления жидкого топлива в общем трубопроводе к котлам;
г) понижения давления воды в питательной магистрали;
д) понижения или повышения давления воды в обратном трубопроводе тепловой сети;
е) повышения или понижения уровня в баках (деаэраторных, аккумуляторных систем горячего водоснабжения, конденсатных, питательной воды, хранения жидкого топлива и др.), а также понижения уровня в баках промывочной воды;
ж) повышения температуры в баках хранения жидких присадок;
з) неисправность оборудования установок для снабжения котельных жидким топливом (при их эксплуатации без постоянного обслуживающего персонала);
и) повышения температуры подшипников электродвигателей при требовании завода-изготовителя;
к) понижения величины рН в обрабатываемой воде (в схемах водоподготовки с подкислением);
л) повышения давления (ухудшения вакуума) в деаэраторе;
м) повышения или понижения давления газа.

Контрольно-измерительные приборы котельных.

Приборы для измерения температуры.

В автоматизированных системах измерение температуры осуществляется, как правило, на основе контроля физических свойств тел функционально связанных с температурой последних. Приборы для контроля температуры по принципу действия могут быть разделены на следующие группы:
1. термометры расширения для контроля теплового расширения жидкости или твердых тел (ртутные, керосиновые, толуоловые и др.);
2. манометрические термометры для контроля температуры путем измерения давления жидкости, пара или газа, заключенных в замкнутую систему постоянного объема (например ТГП-100);
3. приборы с термометрами сопротивления или термисторами для контроля электрического сопротивления металлических проводников (термометры сопротивления) или полупроводниковых элементов (термисторов, ТСМ, ТСП);
4. термоэлектрические приборы для контроля термоэлектродвижущей силы (ТЭДС) развиваемой термопарой из двух различных проводников (величина ТЭДС зависит от разности температур спая и свободных концов термопары, присоединяемых к измерительной схеме) (ТПП, ТХА, ТХК и др.);
5. пирометры излучения для измерения температуры по яркости, цвету или тепловому излучению накаленного тела (ФЭП-4);
6. радиационные пирометры для измерения температуры по тепловому действию лучеиспусканию накаленного тела (РАПИР).

Вторичные приборы для измерения температуры.

1. Логометры предназначены для измерения температуры в комплекте с термометрами
2. Мосты сопротивления стандартных градуировок 21, 22, 23, 24, 50-М, 100П и др.
3. Милливольтметры предназначены для измерения температуры в комплекте с
4. Потенциометра термопарами стандартных градуировок ТПП, ТХА, ТХК и др.

Приборы для измерения давления и разряжения (в котельных).

По принципу действия приборы для измерения давления и разряжения разделяются на:
— жидкостные — давление (разряжение) уравновешивается высотой столба жидкости (U-образные, ТДЖ, ТНЖ-Н и др.);
— пружинные — давление уравновешивается силой упругой деформации чувствительного элемента (мембраны, трубчатой пружины, сильфона и т.п.) (ТНМП-52, НМП-52, ОБМ-1 и др.).

Преобразователи.

1. Дифференциально-трансформаторные (МЭД, ДМ, ДТГ-50, ДТ-200);
2. Токовые (САПФИР, Метран);
3. Электроконтактные (ЭКМ, ВЭ-16рб, ДМ-2005, ДНТ,ДГМ и др.).

Для измерения разряжение в топке котла чаще всего используют приборы модификации ДИВ (Метран22-ДИВ, Метран100-ДИВ, Метран150-ДИВ, Сапфир22-ДИВ)

Приборы для измерения расхода.

Для измерения расходов жидкостей и газов используют в основном два вида расходомеров — переменного и постоянного перепада. В основу принципа действия расходомеров переменного перепада положено измерение перепада давления на сопротивлении, введенном в поток жидкости или газа. Если измерять давление до сопротивления и непосредственно за ним, то разность давлений (перепад) будет зависеть от скорости потока, а следовательно, и от расхода. Такие сопротивления, установленные в трубопроводах, называются сужающими устройствами. В качестве сужающих устройств в системах контроля расхода широко применяются нормальные диафрагмы. Комплект диафрагм состоит из диска с отверстием, кромка которого с плоскостью диска составляет угол 45 град. Диск помещается между корпусами кольцевых камер. Между фланцами и камерами установлены уплотняющие прокладки. Отборы давления до и после диафрагмы берут из кольцевых камер.
В качестве измерительных приборов и передающих преобразователей в комплекте с преобразователями переменного перепада для измерения расхода применяют дифференциальные манометры (дифманометры) ДП-780, ДП-778-поплавковые; ДСС-712, ДСП-780Н-сильфонные; ДМ-дифференциально-трансформаторные; «САПФИР»-токовые.
Вторичные приборы для измерения уровня: ВМД, КСД-2 для работы с ДМ; А542 для работы с «САПФИРОМ» и другие.

Приборы для измерения уровня. Сигнализаторы уровня.

Предназначены для сигнализации и поддержания в заданных приделах уровня воды и жидких электропроводных сред в ёмкости: ЭРСУ-3, ЭСУ-1М, ЭСУ-2М, ESP-50.
Устройства для дистанционного измерения уровня: УМ-2-32 ОНБТ-21М-сельсинный (комплект устройства состоит из датчика ДСУ-2М и приемника УСП-1М; датчик снабжен металлическим поплавком); УДУ-5М-поплавковый.

Для определения уровня воды в котле часто используют , но обвязка при этом не классическая, а на оборот т.е. на плюсовой отбор подается отбор с верней точки котла (импульсная трубка при этом должна быть заполнена водой), на минус с нижней, и задается обратная шкала прибора (на самом приборе или вторичном оборудовании). Данный способ измерения уровня в котле показал свою надежность и стабильность работы. Обязательно использование на одном котле двух таких приборов, один регулятор на втором сигнализация и блокировка.

Приборы для измерения состава вещества.

Автоматический стационарный газоанализатор МН5106 предназначен для измерения и регистрации концентрации кислорода в отходящих газах котельных установок. В последнее время в состав проектов автоматизации котельных включают анализаторы на СО-угарный газ.
Преобразователи типа П-215 предназначены для использования в системах непрерывного контроля и автоматического регулирования величины рН промышленных растворов.

Запально-защитные устройства.

Устройство предназначено для автоматического или дистанционного розжига горелок работающих на жидком или газообразном топливе, а также для защиты котлоагрегата при погасании факела (ЗЗУ, ФЗЧ-2).

Регуляторы прямого действия.

Регулятор температуры используется для автоматического поддержания заданной температуры жидких и газообразных сред. Регуляторы комплектуются прямым либо обратным каналом.

Регуляторы непрямого действия.

Система автоматического регулирования «Контур». Система «Контур» предназначена для применения в схемах автоматического регулирования и управления в котельных. Регулирующие приборы системы типа Р-25 (РС-29) формируют совместно с исполнительными механизмами (МЭОК, МЭО) — «ПИ»-закон регулирования.

Системы автоматизации отопительных котельных.

Комплект средств управления КСУ-7 предназначен для автоматического управления водогрейными одногорелочными котлами мощностью от 0,5 до 3,15 МВт, работающими на газообразном и жидком топливе.
Технические данные:
1. автономный
2. с верхнего уровня иерархии управления (с диспетчерского пункта или общественного управляющего устройства).
В обоих режимах управления комплект обеспечивает выполнение следующих функций:
1. автоматический пуск и останов котла
2. автоматическая стабилизация разряжения (для котлов с тягой), закон регулирования-позиционный
3. позиционные управления мощностью котла путем включения режима «большого» и «малого» горения
4. аварийная защита, обеспечивающая останов котла при возникновении аварийных ситуаций, включение звукового сигнала и запоминание первопричин аварии
5. световая сигнализация о работе комплекта и состоянии параметров котла
6. информационная связь и связь по управлению с верхним уровнем иерархии управления.

Особенности наладки оборудования в котельных.

При наладке комплекта средств управления КСУ-7 особое внимание необходимо уделить контролю пламени в топке котла. При установке датчика соблюдать следующие требования:
1. ориентировать датчик на зону максимальной интенсивности пульсаций излучения пламени
2. между пламенем и датчиком не должно быть препятствий, пламя постоянно должно находиться в поле зрения датчика
3. датчик должен устанавливаться с наклоном, предотвращающим оседание различных фракций на его визирное стекло
4. температура датчика не должна превышать 50 С; для чего необходимо производить постоянный обдув через специальный штуцер в корпусе датчика, предусмотреть теплоизоляцию между корпусом датчика и горелочного устройства; датчики ФД-1 рекомендуется устанавливать на специальных тубусах
5. применять в качестве первичного элемента фоторезисторы ФР1-3-150кОм.

Заключение.

В последнее время широкое применение получили приборы на базе микропроцессорной техники. Так в замен комплекта средств управления КСУ-7 выпускается КСУ-ЭВМ, что ведет к подъему показателей совершенства применяемых систем безопасности, работы оборудования и агрегатов.

Разработка проекта автоматизации котельных выполняется на основании задания, составленного при выполнении теплотехнической части проекта. Общими задачами контроля и управления работой любой энергетической установки является обеспечение:

Выработки в каждый момент необходимого количества теплоты при определенных его параметрах давлении и температуре;

Экономичности сжигания топлива, рационального использования электроэнергии для собственных нужд установки и сведения потерь теплоты к минимуму;

Надежности и безопасности, т.е установления и сохранения нормальных условий работы каждого агрегата, исключающих возможность неполадок и аварий как собственно агрегата, так и вспомогательного оборудования.

Исходя из перечисленных выше задач и указаний, все контрольные приборы можно разделить на пять групп, предназначенных для измерения:

1. Расхода воды, топлива, воздуха и дымовых газов.

2. Давлений воды, газа воздуха, измерения разрежения в элементах и газоходах котла и вспомогательного оборудования.

3. Температур воды, воздуха и дымовых газов

4. Уровня воды в баках, деаэраторах и других емкостей.

5. Качественного состава газов и воды.

Вторичные приборы могут быть указывающими, регистрирующими и суммирующими. Для уменьшения числа вторичных приборов на тепловом щите часть величин собирают на один прибор с помощью переключателей; для ответственных величин на вторичном приборе отмечают красной чертой предельно допустимые значения их замеряют непрерывно..

Кроме приборов, выведенных щит управления, часто применяются местная установка контрольно-измерительных приборов: термометров для измерения температур воды; манометров для измерения давления; различных тягомеров и газоанализаторов.

Регулирование процесса горения в котле КВ-ТС-20 выполняется тремя регуляторами: регулятором тепловой нагрузки, регулятором воздуха и регулятором разряжения.

Регулятор тепловой нагрузки получает командный импульс от главного корректирующего регулятора, а также импульсы по расходу воды. Регулятор тепловой нагрузки воздействует на орган, регулирующий подачу топлива в топку.

Регулятор общего воздуха поддерживает отношение « топливо-воздух», получая импульсы по расходу топлива от датчика и по перепаду давления в воздухоподогревателе.

Постоянное разряжение в топке поддерживается с помощью регулятора в топке котла и воздействующего на направляющий аппарат дымососа. Между регулятором воздуха и регулятором разряжения имеется динамическая связь, задача которой заключается в подаче дополнительного импульса в переходных режимах, что позволяет сохранить правильный тягодутьевой режим в процессе срабатывания регулятора воздуха и разряжения.

Устройство динамической связи обладает направленностью действия, т. е. ведомым регулятором может быть только регулятор разряжения.

Слежение за расходом сетевой и питательной воды устанавливаются регуляторы питания.

Термометр расширения ртутный:

Промышленные ртутные термометры изготавливаются с вложенной шкалой и по форме нижней части с резервуаром бывают прямые типа А и угловые типа Б, изогнутые под углом 90є в сторону, противоположную шкале. При измерении температуры нижняя часть термометров полностью опускается в измеряемую среду, т.е. глубина погружения их является постоянной.

Термометры расширения являются показывающими приборами, располагаемыми по месту измерения. Принцип действия их основан на тепловом расширении жидкости в стеклянном резервуаре в зависимости от измеряемой температуры.

Термоэлектрический термометр:

Для измерения высоких температур с дистанционной передачей показаний применяются термоэлектрические термометры, работа которых основана на принципе термоэлектрического эффекта. Хромель - копелевые термоэлектрические термометры развивают термо - эдс, значительно превышающую термо - эдс других стандартных термоэлектрических термометров. Диапазон применения хромель - копелевых термоэлектрических термометров от - 50є до + 600є С. Диаметр электродов от 0,7 до 3,2 мм.

Трубчато - пружинный манометр:

Наиболее широкое применение для измерения избыточного давления жидкости, газа и пара получили манометры, обладающие простой и надежной конструкцией, наглядностью показаний и небольшими размерами. Существенными достоинствами этих приборов являются также большой диапазон измерений, возможность автоматической записи и дистанционной передачи показаний.

Принцип действия деформационного манометра основан на использовании деформации упругого чувствительного элемента, возникающей под влиянием измеряемого давления.

Весьма распространенным видом деформационных приборов, используемых для определения избыточного давления, являются трубчато - пружинные манометры, играющие исключительно важную роль в технических измерениях. Эти приборы изготавливают с одновитковой трубчатой пружиной, представляющую собой изогнутую по окружности металлическую упругую трубку овального сечения.

Один конец спиральной пружины соединен с шестеренкой, а другой закреплен неподвижно на стойке, поддерживающей передаточный механизм.

Под действием измеряемого давления трубчатая пружина частично раскручивается и тянет за собой поводок, приводящий в движение зубчато - секторный механизм и стрелку манометра, перемещающуюся вдоль шкалы. Манометр имеет равномерную круговую шкалу с центральным углом 270 - 300є.

Автоматический потенциометр:

Основной особенностью потенциометра является то, что в нем развиваемая термоэлектрическим термометром термо - э. д. с. уравновешивается (компенсируется) равным ей по величине, но обратным по знаку напряжением от источника тока, расположенного в приборе, которое затем измеряется с большой точностью.

Автоматический малогабаритный потенциометр типа КСП2 - показывающий и самопишущий прибор с длиной линейной шкалы и шириной диаграммной ленты 160 мм. Основная погрешность показаний прибора ±0,5 и записи ±0,1%.

Вариация показаний не превышает половины основной погрешности. Скорость движения диаграммной ленты может составлять 20, 40, 60, 120, 240 или 600, 1200, 2400 мм/ч.

Потенциометр питается от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц. Потребляемая прибором мощность 30 В ·А. Изменение напряжения питания на ±10% номинального не влияет на показания прибора. Допустимое значение температуры окружающего воздуха 5 - 50єС и относительной влажностью 30 - 80%. Габариты потонцеометра 240 х 320 х 450 мм. и масса 17 кг.

Деформационные электрические манометры рекомендуется устанавливать вблизи места отбора давления, закрепляя вертикально ниппелем вниз. Для манометров окружающий воздух может иметь температуру 5 - 60єС и относительную влажность 30 - 95 %. Они должны быть удалены от мощных источников переменных магнитных полей (электродвигателей, трансформаторов и т.д.)

Манометр содержит трубчатую пружину 1, закрепленную в держателе 2 с помощью втулки 3. К свободному концу пружины подвешен на рычаге 4 магнитный плунжер 5, расположенный в сидящем на держателе магнитомодуляционном преобразователе 6. Рядом с последним на откидном кронштейне закреплено усилительное устройство 7.

Прибор заключен в стальной корпус 8 с защитным кожухом 9, приспособленный для утопленного монтажа. Сообщение манометра с измеряемым давлением производится при помощи штуцера держателя, а подключение соединительных проводов посредством коробки зажимов 10. Манометр снабжен корректором нуля 11. Габариты прибора 212 х 240 х 190 мм. и масса 4,5 кг.

Манометры типа МПЕ могут применяться с одним или несколькими вторичными приборами постоянного тока: автоматическими электронными показывающими и самопишущими миллиамперметрами типов КСУ4, КСУ3,

КСУ2, КСУ1, КПУ1 И КВУ1, градуированными в единицах давления, магнитоэлектрическими показывающими и самопишущими миллиамперметрами типов Н340 и Н349,машинами центрального контроля и др. Автоматические электронные миллиамперметры постоянного тока отличаются от соответствующих автоматических потенциометров только включенным параллельно входу калиброванным нагрузочным резистором, падение напряжения на котором от протекающего тока манометра является измеряемой величиной.

Магнитоэлектрические миллиамперметры типов Н340 и Н349 имеют ширину шкалы и диаграммной ленты 100 мм. класс точности прибора 1,5. Диаграммная лента приводится в движение со скоростью 20 - 5400 мм/ч от синхронного микродвигателя, питаемого от сети переменного тока напряжением 127 или 220 В, частотой 50 Гц.

Габариты прибора 160 х 160 х 245 мм. и масса 5 кг.

Регулятор прямого действия:

Примером регулятора прямого действия является регулирующий клапан.

Клапан состоит из чугунного корпуса 1, закрытого снизу фланцевой крышкой 2, которая закрывает отверстие для спуска заполняющей клапан среды и для чистки клапана. В корпус клапана ввернуты седла 3 из нержавеющей стали. На седла садится плунжер 4 . Рабочие поверхности плунжера притерты к седлам 3.Плунжер соединен со штоком 6, который может поднимать и опускать плунжер. Шток ходит в сальниковом устройстве. Сальник уплотняет крышку 7, крепящуюся к корпусу клапана. Для смазки трущихся поверхностей штока в сальниковое устройство подается масло из масленки 5. клапаном управляет мембранно - рычажное устройство, состоящее из бугеля 8, мембранной головки 13, рычага 1 и грузов 16,17. В мембранной головке между верхней и нижней чашей зажата резиновая мембрана 15, опирающаяся на тарелку 14, посаженную на шток 9 бугеля. В штоке 9 закреплен шток 6. Шток бугеля имеет призму 12, на которую опирается рычаг 11, вращающийся на призменной опоре 10, закрепленной в бугеле 8.

В верхней чаше мембранной головки имеется отверстие, в котором закрепляется импульсная трубка, подводящая импульс давления к мембране. Под действием увеличенного давления мембрана прогибается и увлекает тарелку 14 и шток бугеля 9 вниз. Усиление, развиваемое мембраной, уравновешивается грузами 16 и 17, подвешенными на рычаге. Грузы 17 служат для грубой регулировки заданного давления. С помощью груза 16, перемещающегося вдоль рычага, производят более точную регулировку клапана.

Давление на мембранную головку передается непосредственно регулируемой средой.

Исполнительный механизм:

Для регулирования потока жидкости, газа или пара в технологическом процессе служат регулирующие органы. Перемещение регулирующих органов осуществляется исполнительными механизмами.

Регулирующие органы и исполнительные механизмы могут быть в виде двух отдельных агрегатов, связанных между собой с помощью тяг рычагов или тросов, или в виде комплектного устройства, где регулирующий орган жестко связан с исполнительным механизмом и образует моноблок.

Исполнительный механизм, получая команду от регулятора или от командного аппарата, управляемого человеком, преобразуют эту команду в механическое перемещение регулирующего органа.

Механизм электрический, однооборотный, предназначен для перемещения регулирующих органов в системах релейного регулирования и дистанционного управления. Механизм воспринимает электрическую команду, представляющую собой трехфазное напряжение сети 220 или 380 В. Команда может подаваться с помощью магнитного контактного пускателя.

Исполнительный механизм состоит из электродвигательной части

I - сервопривода и колонки управления, II блок сервопривода. Сервопривод состоит из трехфазного асинхронного реверсивного двигателя 3 с короткозамкнутым ротором. С вала двигателя момент вращения передается на редуктор 4, состоящий из двух ступеней червячной передачи. На входной вал редуктора насаживается рычаг 2, который с помощью штанги сочленяется с регулирующим органом.

Вращая ручной маховик 1, при ручном управлении можно повернуть выходной вал редуктора без помощи электродвигателя. При ручном управлении маховиком механическая передача от электродвигателя к маховику разъединяется.

Регулирующий орган предназначен для изменения расхода регулируемой среды, энергии или каких - либо других величин в соответствии с требованиями технологии.

В тарельчатых клапанах запирающая и дросселирующая поверхность выполняется плоской. У клапана с гладкими рабочими поверхностями пробочного типа, характеристика линейная, т. е. пропускная способность клапана прямо пропорциональна ходу плунжера.

Регулирование осуществляется за счет изменения проходного сечения путем поступательного перемещения шпинделя при вращении маховика при помощи рычага, сочленяемого через штангу с электрическим исполнительным механизмом.

Запорными органами клапаны служить не могут.

Контрольный пускатель:

Пускатели ПМТР - 69 выполняют на базе магнитных реверсивных контактов, каждый из которых имеет три нормально разомкнутых силовых контакта, включенных в цепь питания электродвигателя. Кроме того, пусковое устройство имеют тормозное устройство, выполненного на базе электрического конденсатора и подключаемые через размыкающие контакты к одной из статорных обмоток электродвигателя. При замыкании любой группы силовых контактов размыкаются вспомогательные контакты и конденсатор отключается от электродвигателя, двигаясь по инерции, взаимодействует с остаточным магнитным полем статора и наводит в его обмотках эдс.

Вспомогательные контакты, замыкая цепь статорной обмотки конденсатора, создают в статоре собственное магнитное поле ротора и статора вызывает противодействующий вращению тормозной эффект, который препятствует выбегу исполнительного механизма. Основным недостатком пускателей является невысокая надежность (подгорание контактов, замыкание).

Блок имеет три токовых и один по напряжению входы. Блок Р - 12 состоит из основных узлов: входных цепей ВхЦ, усилителей постоянного тока УПТ 1 и УПТ 2, блока ограничения МО, при этом УПТ 2 позволяет получать на выходе один токовый сигнал и дополнительный сигнал по напряжению. Блок Р - 12 получает питание от блока БП, на который поступает дополнительный сигнал от блока управления БУ.

Сигнал от датчика поступает на узел входных цепей, куда подается также сигнал задающего устройства I зу. Далее сигнал рассогласования у идет на усилитель постоянного тока УПТ 1, проходя через сумматор, где формируются сигналы рассогласования от входных цепей и обратной связи. Блок ограничения ОМ сигнала обеспечивает дальнейшее его преобразования, ограничивая сигнал по минимуму и максимуму. Усилитель УПТ 2 является окончательным блоком усиления. Блок обратной связи МД получает сигнал с выхода усилителя УПТ 2 и обеспечивает плавное переключение цепей с ручного управления на автоматическое. Блок обратной связи МД обеспечивает формирование сигнала управления в соответствии с П -, ПИ - или ПИД законами регулирования.

Технологическая защита.

Во избежание аварийных режимов системы управления оборудованием при чрезмерных отклонениях параметров и для обеспечения безопасности работы снабжают устройствами технологических защит.

В зависимости от результатов воздействия на оборудование защиты подразделяют: на производящие остановку или отключение агрегатов; переводящие оборудование в режим пониженных нагрузок; выполняющие локальные операции и переключения; предотвращающие аварийные ситуации.

Устройства защит должны быть надежными в предаварийных и аварийных ситуациях, т. е. в действиях защит должны отсутствовать отказы или ложные срабатывания. Отказы в действиях защит приводят к несвоевременному отключению оборудования и дальнейшему развитию аварии, а ложные срабатывания выводят оборудование из нормального технологического цикла, что снижает эффективность его работы. Для удовлетворения этих требований используют высоконадежные приборы и устройства, а также соответствующие построения схем защиты.

В защиты входят источники дискретной информации датчики, контактные приборы, вспомогательные контакты, логические элементы и релейная цепь управления. Срабатывание защит должно обеспечить однозначность действия, при этом перевод оборудования в рабочий режим после его защитой осуществляется после проверки и устранения причин, вызвавших срабатывание.

При проектирование тепловых защит котлов, турбин и другого теплового оборудования предусматривают так называемый приоритет действия защит, т. е. выполнение в первую очередь операций для той из защит, которая вызывает большую степень разгрузки. Все защиты имеют независимые источники питания и возможность фиксации причин срабатывания, а также световую и звуковую сигнализации.

Технологическая сигнализация.

Общие сведения о сигнализации.

Технологическая сигнализация, входящая в систему управления, предназначена для оповещения оперативного персонала о недопустимых отклонениях параметров и режима работы оборудования.

В зависимости от требований, предъявляемых к сигнализации, ее условно можно разделить на несколько видов: сигнализация, обеспечивающая надежность и безопасность работы оборудования; сигнализация, фиксирующая срабатывания защит оборудования и причин срабатывания; аварийная сигнализация, оповещающая о недопустимых отклонениях основных параметров и требующая немедленного останова оборудования; сигнализация неисправности электропитания различного оборудования и аппаратуры.

Все сигналы поступают на световые и звуковые приборы блочного щита управления. Звуковая сигнализация бывает двух видов: предупредительной (звонок) и аварийной (сирена) .

Световую сигнализацию изготавливают в двухцветном исполнении (красные или зеленые лампочки) или с помощью светящихся табло, на которых указывается причина срабатывания сигнализации.

Вновь поступившие сигналы на фоне уже контролируемых оператором могут остаться незамеченными, поэтому схемы сигнализации строят так, чтобы новый сигнал выделялся миганием.

Функциональная схема устройства сигнализации.

Схема сигнализации получает питание от источника постоянного тока ИП, что повышает их надежность. Сигнал включения СВ сигнализации подается на блок релейного прерывания сигнала БРП, а затем параллельно на световое табло СТ и звуковое устройство ЗУ. При этом в БРП схема выполнена так, что обеспечивает прерывистое свечение на табло и постоянный звуковой сигнал.

После приема сигнала и снятия звука схема должна быть готовой к принятию следующего сигнала, независимо от того, вернулся ли сигнализирующий параметр к своему номинальному значению.

Каждый световой сигнал должен сопровождаться звуковым для привлечения внимания обслуживающего персонала.

Средства сигнализации.

Электронно-контактный манометр.

Для измерения и сигнализации давления применяется манометр типа ЭКМ с трубчатой пружиной. Манометр имеет корпус диаметром 160 мм. с задним фланцем и радиальный штуцер. Прибор содержит стрелку 1, задающие сигнальные стрелки 2 и 3 (минимальную и максимальную), устанавливаемые на заданные значения давлений при помощи ключа. Коробку 4 с зажимами для присоединения к прибору цепи сигнализаций. Механизм манометра заключен в корпус 5. Прибор сообщается с измеряемой средой через штуцер 6.

При достижении любого из заданных придельных давлений контакт, связанный с указательной стрелкой, соприкасается с контактом, расположенным на соответствующей сигнальной стрелке, и замыкает цепь сигнализации. Контактное устройство питается от сети постоянного или переменного тока, напряжением 220 В.

Котельные установки размещают для снижения затрат и повышения эффективности. Все оборудование делят на основное и вспомогательное. Котельные установки могут быть расположены в одном или нескольких помещениях на предприятии.

Основное и вспомогательное оборудование

– это сооружение или отдельное помещение, в котором нагреваются жидкости или теплоносители, участвующие в производстве, отоплении и выпуске продукции. Теплоноситель из котельной может поступать в пункты назначения по теплотрассе и трубопроводам.

Котельное оборудование бывает трёх видов:

• отопительное;
• производственно – отопительное;
• энергетическое.

Оборудование, лежащее в основе, почти не меняется. В состав котла входят водяной экономайзер, топка, прогреватель воздуха и пара, гарнитура. Для удобства обслуживания котельные установки оснащаются лестницами и площадками.

Вспомогательное оборудование котельной:

• оборудование для тяги;
• контроллеры;
• трубопроводы;
• системы автоматизации;
• аппараты для подготовки воды;
• другое оборудование, помогающее в производстве.

Процесс работы котельной на предприятии:

• С помощью оборудования и с помощью обслуживающего персонала в топку загружается топливо.
• Воздух, необходимый для горения, прогревается в воздухонагревателе для достижения экономии расхода топлива.
• Процесс горения топлива обеспечивает приток воздуха. Кислород поступает естественным путем через колосниковую решетку или с помощью дутьевого вентилятора.
• Продукты горения поступают в отдельную полость, где остывают, и выводятся через дымоход с помощью
• Вода, пройдя несколько степеней очистки, поступает в
• При нагреве вода испаряется, скапливается в барабане и поступает в паровой коллектор, после чего распределяется по точкам раздачи через трубопроводы для нужд отопления.

Таким образом работает паровой котел, и получается пар, используемый в производстве и отоплении. Экономия достигается путем автоматизации процессов, для подачи или перекрытия жидкостей и пара используются коллекторы и контроллеры.

Автоматизация процессов

Котельная автоматика – это сложный процесс, он позволяет сократить человеческие трудозатраты и повысить уровень безопасности на предприятии . Основная работа сводится к постоянному отслеживанию контроллера. Диспетчер должен постоянно следить за показателями и задавать нужные параметры для разных технологических этапов производства с помощью контроллера и пульта.

Читайте также: Газовая котельная

В случае аварийных ситуаций или экстренного прекращения подачи одного из элементов производства (воды, масла, электроэнергии) на пульт к диспетчеру выводится сигнал о появлении неполадки . Диспетчер обязан вовремя среагировать и включить световое или звуковое оповещение. При автоматизации котельное оборудование должно отключиться самостоятельно; для продолжения работы на производстве обычно используют заменяющую, резервную технику.

Контроллер или блок управления – это основа всей системы автоматизации отопления. Контроллер отвечает за все процессы и работы автоматики. Контроллером можно управлять дистанционно, с помощью пульта и даже сотового телефона. С помощью «умного» блока можно вести различные журналы с отслеживанием показателей и после сделать анализ по динамике отопления.

← Общие требования к системам автоматики безопасности, регулирования, контроля и управления оборудованием котельных

Содержание

Автоматизация работы и защита пароводогрейных котлов →

Содержание раздела

Комбинированные безбарабанные пароводогрейные котлы отличаются от обычных барабанных паровых котлов низкого давления и стальных прямоточных водогрейных котлов тем, что могут работать в трех различных режимах: чисто водогрейном, комбинированном с одновременной выдачей горячей воды и водяного пара низкого давления и чисто паровом, когда все поверхности нагрева комбинированного котла работают как испарительные. В этом случае все экранные поверхности топочной камеры и задний экран конвективной шахты переводятся в паровые безбарабанные контуры с естественной циркуляцией.

Конвективные пакеты с горизонтальными трубными пучками и боковые экраны конвективной шахты работают как испарительные паровые контуры с многократной принудительной циркуляцией. Перевод комбинированного котла из одного режима работы в другой требует кратковременной остановки котла для снятия и установки заглушек на соответствующих водоперепускных трубах водогрейного контура, а также на соединительных трубах паровых испарительных контуров. От установки вместо заглушек водяных и паровых задвижек с дистанционным включением и выключением их с центрального щита управления пришлось отказаться, так как практика их применения показала, что задвижки не обеспечивают надлежащей плотности и дают недопустимый переток среды из одного контура в другой.

Общими задачами контроля и управления работой комбинированного котла являются обеспечение выработки в каждый данный момент необходимого количества теплоты в виде горячей воды и пара при определенных их параметрах - давлении и температуре, а также обеспечение экономичности сжигания топлива, рационального использования электроэнергии для собственных нужд и сведение к минимуму потерь теплоты. Должна также обеспечиваться надежность работы котла и его вспомогательного оборудования.

Обслуживающий персонал постоянно должен иметь ясное представление о режиме работы всего агрегата по показаниям контрольно-измерительных приборов.

Эти приборы можно разделить на пять групп по видам измерений:

а) расхода пара, воды, топлива, иногда воздуха, дымовых газов;

б) давлений пара, воды, газа, мазута, воздуха и разрежения в газоходах котла;

в) температур пара, воды, топлива, воздуха и дымовых газов;

г) уровня воды в паровом контуре котла, циклонах, баках, деаэраторах, уровня топлива в бункерах и других емкостях;

д) состава дымовых газов, а также качества пара и воды.

Почти все контрольно-измерительные приборы состоят из воспринимающей части (датчика), передающей части и вторичного прибора, по которому отсчитывают измеряемую величину. Вторичные приборы могут быть указывающими, регистрирующими (самопишущими) и суммирующими (счетчиками). Для уменьшения числа вторичных приборов на тепловом щите часть величин собирают на один вторичный прибор с помощью переключателей. На вторичном приборе для ответственных величин отмечают красной чертой предельно допустимые значения параметров работы комбинированного котла (давление воды, пара, подогрева воды и т.д.).

Ответственные величины измеряются непрерывно, а остальные - периодически.

При выборе количества приборов и их размещении руководствуются правилами Госгортехнадзора по котельным агрегатам, правилами газового надзора, ведомственными правилами типа правил технической эксплуатации и строительными нормами и правилами (СНиП), в которых регламентирован ряд измерений, необходимых для безопасности персонала и учета.

Общим положением при выборе места установки приборов является удобство обслуживания агрегата минимальным числом людей при небольших капитальных и эксплуатационных затратах на приборы. Поэтому при разработке проекта котельной любой производительности выполняют схему, чертежи и сметы на установку приборов и устройств автоматизации. Затраты на КИП не должны превышать нескольких процентов от полной стоимости котельной установки.

Обычно системы автоматизации выполняются так, чтобы воспринимающая изменения какой-либо величины часть контрольно-измерительного прибора служила датчиком импульса и для системы автоматического регулирования. Электродвижущую силу термоэлектрического преобразователя, изменение разрежения в топке или за агрегатом, изменение давления в котлоагрегате и другие величины используют в качестве импульсов, поступающих в регулятор. Последний, получая импульсы, алгебраически суммирует их, усиливает и иногда преобразует, а затем передает на органы управления. Таким путем автоматизация работы установки сочетается с контролем ее работы.

Кроме приборов, выведенных на щит управления, часто применяется местная установка контрольно-измерительных приборов (термометров для измерения температуры воды, пара, мазута, манометров и вакуумметров для измерения давления и вакуума, различных тягомеров и газоанализаторов). Приборы нужны не только для правильной эксплуатации агрегата, но и для периодических испытаний, проводимых после ремонта или реконструкции.

Вспомогательное оборудование котельных установок представляет собой:

• электрические фильтры;
• воздухоподогреватели;
• дымовые трубы.

Данные элементы являются основными деталями среди вспомогательного оборудования. Их установка происходит над котлом. Основное и вспомогательное оборудование котельной должно быть спроектировано за такими техническими схемами, которые позволят автоматизировать управление.

Установка котельной системы и безопасность

Во время постройки собственного дома, каждый тщательно планирует интерьер, старается провести качественно все работы и ремонт, и, конечно, установку котла. Оборудование котельной установки – важнейший этап для достижения полного комфорта в собственном жилье. К установке данной системы необходимо относиться ответственно, чтобы в будущем не оплачивать штрафы и ничего не переделывать.

Работы должны проводиться под строгим контролем специалистом, чтобы избежать и пожары, и взрывы.

Во избежание ремонта котельного оборудования и серьезных последствий, предусмотрен серьезный список услуг с установки и организации. Все начинается со сбора документов и заканчивается запуском отопительной системы для использования. Чтобы работа котла и всей системы проходила бесперебойно, надежно и экономически функционировала, все услуги по использованию установки и пусконаладочных работ котельного оборудования должен проводить высококвалифицированный специалист. Он должен иметь лицензию и разрешение на проведение подобных работ.

1. Предварительно проводится обвязка все отопительной системы.
2. Проверка на правильность работы всей системы, во избежание ремонта котельного оборудования и аварий.
3. Проведение финальной настройки оборудования для котельной.
4. Получение инструктажа от специалистов.

Обслуживание системы

Если установка, наладка котельного оборудования и котла была исполнена по всем нормам и правилам, во время использования все же могут возникнуть ситуации, которые потребуют дополнительного ремонта вспомогательных оборудований котельной установки. Самой частой причиной таких поломок становиться некачественная вода, которая не отвечает нормативам оборудования для котла. Наладка котла, ремонт, связанные с ним работы, достаточно расходное дело.

Рис. 1

Чтобы уменьшить расходы на ремонт котельных и котельного оборудования в будущем, строительство отопительной системы должны совершать компании, которые имеют широкий список услуг:

• Послегарантийное обслуживание построенного объекта.
• Реконструкция.
• Необходимый ремонт и наладка.

Главная задача собственника, проведение своевременного технического обслуживания помещения под котельную.

Основные (рис 1) и вспомогательные элементы системы отопления

Котельная – это комплекс приборов, который полностью готов к преобразованию химической энергии топлива на тепловую горячую энергию, либо пара необходимых параметров.

Производитель котельного оборудования предлагает следующие основные составляющие элементы:

• водяной экономайзер;
• воздухоподогреватель;
• каркас с лестницами и полками обслуживания;
• оправа;
• тепловая изоляция;
• обшивка;
• арматура;
• гарнитура;
• газоходы.

Оборудование для котельной (нуждается в наладке) имеет дополнительные установки любого производителя:

• вентиляторы;
• дымососы;
• питательные, подпиточные и циркуляционные насосы;
• водоподготовительные установки;
• системы передачи топлива;
• установка для улавливания золы;
• вакуумный золоудалитель.

Производители котельного оборудования разработали основную установки в мазутном хозяйстве во время сгорания газа газорегуляторный пункт или газорегуляторную установку.

Рис. 2

Наладка всей системы отопления, пусконаладочный процесс – залог бесперебойной работы и комфорта каждого.

1. Паровой котел установки. Это прибор, который состоит из топки, испарительных поверхностей. Основная его работа заключается в испарении пара, который был использован за пределами данного устройства. Не правильная наладка процесса провоцирует под давлением, которое выше атмосферного счета теплоты и выделяется во время сгорания топлива, выходить пару за пределы котла.
2. Водонагревательный котел. Этот теплообменный прибор, в котором основным источником тепловой энергии является вода.
3. Топочное устройство. Работа данного агрегата в сжигание топлива, превращая его энергию в теплоту.
4. Обмуровка котла. Данная система, предусмотрена производителями, чтобы выполнять работу по уменьшению тепловых потерь, обеспечения газовой плотности.
5. Казан. Это металлическая конструкция. Основная ее работа заключается в удерживании котла и отдельных нагрузок, обеспечении нужного взаимного размещения элементов котла.
6. Паровой перегреватель. Данный прибор повышения температуры пара выше температуры насыщения давления в котле. Производитель предусмотрел работу данной системы змеевиков, где полная наладка котельного оборудования подразумевает соединение на входе насыщенного пара с барабаном котла, а на выходе – с камерой перегретого пара.
7. Водяной экономайзер. Суть работы данного прибора заключается в его нагреве продуктами сгорания топлива, что, в свою очередь, частично подогревает или полного испаряет воду в котле.
8. Воздухоподогреватель. Основная его работа в подогреве воздуха продуктами сгорания топлива, прежде чем горючее попадет в топку котла.

Потребность ремонта в гарантийный срок

Детали для котла могут понадобиться и в тот момент, пока агрегат находится еще на гарантии.

Ремонт котельного оборудования возможен:

• работа по установке котла неверно проведена;
• использование агрегата не правильное;
• техническое обслуживание проводится не вовремя;
• перепады напряжения (можно приобрести стабилизатор, который устранит эту проблему);
• не качественный теплоноситель (на входном трубопроводе можно провести установку как фильтр для котла).

Рис. 3

Чтобы избежать ремонта котельного оборудования, все нюансы стоит обдумать наперед, нежели в срочном порядке решать проблему.

Поломка? Без паники

Конечно, если ремонт котельного оборудования понадобится перед отопительным сезоном, то это полбеды, а если в разгар холодов – главное не паниковать. Но и относиться к проблеме нужно с серьезностью, ведь может сбиться наладка котла и всей системы. Если поломка установки не серьезная, ремонт можно произвести самостоятельно. Но если есть сомнения в причинах и последствиях – ремонт стоит доверить профессионалу.

Успешная работа установки зависит не только от производителя, но и от выбора модели еще в магазине. От выбора зависит, справится ли агрегат с поставленными задачами и объемом работы – весь пусконаладочный процесс. Лучше, если компания, которая совершила продажу, имела сервисный центр где-то недалеко. Чтобы в любой момент могла помочь с пусконаладочным процессом, проводила осмотр и ремонт котла (рис 2).

Конечно, производитель котельного оборудования несет ответственность за свой товар, но хозяин должен проводить эксплуатацию по инструкции и правил, чтобы не совершались сбои в наладке установки и растраты на ремонт. Статистика компаний по ремонту котлов и систем отопления утверждают, что почти 70% причин поломки из-за не правильного использования и работы приборов, нарушения требований и норм. Поэтому, ремонт котельного оборудования случается, в основном, по вине не производителя, а потребителя.

Рис. 4

Наладка устройства и ремонт

Если человек не разбирается в ремонтных вопросах, то ему будет сложно понять этот процесс с котлами и приборами к нему.

В списке можно ознакомиться с наиболее часто встречающимися проблемами:

• Электронная плата. Этот прибор производитель наделил ответственностью за все процессы. Она регулирует прибор, включает и выключает его, контролирует, влияет на пусконаладочный процесс. Небольшой сбой в работе приведет к взрыву. Во избежание поломок, такой элемент лучше монтировать как стабилизатор напряжения.
• (рис 3). Если продажа котельного оборудования осуществилась с браком от производителя, не один пусконаладочный процесс не поможет. Проблема с работой установок возникает в первые месяцы эксплуатации. Для устранения недостатка придется полностью провести замену теплообменника. Но намного чаще встречается проблема забивания прохода различными отложениями и солями. Поток теплоносителя начинает уменьшаться, и однажды котел закипает. Во избежание ремонта и пусконаладочного процесса, необходимо уделять внимание качеству воды. А так же, во время продажи агрегата, обращать внимание на его качество, нет ли брака от производителя.
• (рис 4). Пусконаладочный процесс установки подразумевает беспрерывную работу данного насоса. Но если он отключиться, произойдет закипание котла. Агрегат отключиться благодаря предохранительному термостату (есть в продаже). Но проблема не исчезнет и ремонт обеспечен. Виной в поломке является теплоноситель – жидкость для котлов отопления. Насос может остановить по двум причинам: появление накипи; увеличение мусора в середине корпуса. Чтобы избежать данной неприятности, в продаже есть специальный фильтр, который устанавливается на входном патрубке.
• Газовая автоматика. Ремонт данного элемента котла практически не возможен. Обычно, данный компонент полностью меняют. Во избежание очередной наладки котла, данную поломку лучше предупредить, чем решать. В продаже встречается топливо низкого качества. Поэтому, чтобы предупредить поломку газовой автоматики стоит покупать горючее высокого качества и использовать чистую воду для теплоносителя.

Сегодня существует множество торговых точек, которые предлагают комплектующие для котлов. Стоит заметить, что известные брендовые, популярных фирм детали рекомендуются профессионалами всегда. Они качественные, имеют не сложный пусконаладочный процесс, наладка котла происходит достаточно быстро.