Автоматизована система керування котельнею

Метою впровадження системи автоматизації котлоагрегатів є підвищення надійності роботи обладнання та економічності спалювання газу. За рахунок оперативного контролю та автоматичного управління досягається найвищий рівень безпеки під час експлуатації агрегатів.

Опис технологічного процесу

Типова котельна станція складається, як мінімум, з двох котлоагрегатів, що забезпечують нагрівання води, що циркулює у робочому контурі. Триходовий кран, встановлений на вході контуру споживача, забезпечує регулювання температури води згідно з уставкою, що розраховується залежно від температури зовнішнього повітря. Під час штатної роботи працює один котел. Перемикання між котлами відбувається відповідно до часу напрацювання або у разі відмови працюючого котла.

Рис. 1. Функціональна схема АСУ

Опис системи автоматизації

Цей проект реалізується на спільному інтегруванні технічних засобів автоматизації та програмного забезпечення, що дозволяє здійснювати експлуатацію котельні без постійної участі обслуговчого персоналу. Усі технологічні параметри, сигнали про поточний стан обладнання котельні, у тому числі сигнали про несправності, заносяться до журналів диспетчерського пункту оператора, яким може виступати як персональна робоча станція (ПК), так і HMI-панель.

АСУ поділяється на підсистему захисту, що включає пристрої сигналізації, та підсистему регулювання, що включає пристрої керування. Регулювання забезпечує оптимальний режим горіння за рахунок підтримки відповідного розрідження в топці та витрати (тиску) повітря, необхідної температури води, тиску/витрати тепломережі. Підсистема безпеки забезпечує запобігання аваріям при порушенні нормального режиму роботи котлів.

Система автоматизації відповідає таким критеріям:

• висока надійність;
• можливість включення до складу існуючої АСК підприємства;
• наочний та повнофункціональний інтерфейс оператора;
• використання сучасних технічних засобів;
• зниження експлуатаційних витрат.

Функції системи

1. Ручний запуск котла з контролем наступних параметрів:
• обов'язкова робота димососа та вентилятора при розпалюванні;
• наявність полум'я на пальнику після розпалу.
2. Автоматичне та ручне регулювання навантаження за температурою води на виході (для водогрійних котлів) або тиску пари (для парових) шляхом керування шиберами вентилятора та газової заслінки (або клапана великого горіння);
3. Автоматичне або ручне регулювання розрідження в топці шляхом керування шибером димососа;
4. Автоматичне або ручне регулювання рівня в барабані парового котла шляхом керування живильним насосом;
5. Автоматичний захист та зупинка котла при виникненні аварійних ситуацій;
6. Автоматичне перемикання роботи котлоагрегатів відповідно до заданого розкладу або у разі аварійної зупинки одного з них;
7. Дистанційне управління регулюючими виконавчими механізмами;
8. Реалізація АРМ оператора з візуальним відображенням ходу технологічного процесу на екрані ПК або панелі, а саме:
• показань датчиків у цифровому вигляді;
• стану виконавчих механізмів;
• попереджувальних повідомлень про аварійні ситуації в технологічному процесі;
• забезпечення системи паролів та розмежування прав доступу обслуговуючого персоналу;
• видання друкованих звітів у заданих формах;
• ведення журналу всіх дій оператора та подій системи;
9. Для здійснення оперативного керування агрегатом у ручному режимі (аварійні ситуації) передбачається встановлення елементів керування виконавчими механізмами у шафах керування;
10. Виконання алгоритмів аварійного захисту котла за таких умов:
• різка зміна тиску газу;
• зниження тиску повітря;
• зниження тяги;
• вихід температури води за аварійні межі;
• зникнення полум'я пальника;
• припинення роботи димососу;
• зупинки дутьового вентилятора.

Аварійний захист передбачає закриття клапана аварійного відсічення газу, продування котла, видачу відповідного повідомлення оператору та задіяння звукової сигналізації. Стан усіх сигналів датчиків-реле, що використовуються в системі, дублюється на операторських мнемосхемах, при цьому порушення аварійних/попереджувальних меж параметрів супроводжується додатковим підсвічуванням їх значень у місцях відображення (миготіння).

Рис. 2. Дисплейна мнемосхема оператора

Склад системи

На нижньому рівні використовується PLC VIPA 200V з набором модулів вводу-виводу (до 20 аналогових та 32 дискретних параметрів, а також 25 аварійних), у якому реалізуються всі функції регулювання. Місцеве керування та завдання уставок здійснюється з панелі оператора VIPA OP03, яка встановлюється на передніх дверях шафи. Керування вентиляторами здійснюється за допомогою частотних перетворювачів Lenze 8200Vector.

Верхній рівень реалізується на базі панелі оператора із сенсорним екраном 12” VIPA TP 612C або звичайного офісного комп'ютера. Для візуалізації використовується SCADA zenon.

Рис. 3. Шафи управління

Ефект від впровадження проекту

• підвищення надійності системи за рахунок усунення людського фактора при прийнятті рішень під час аварійних ситуацій;
• підвищення точності підтримки регульованих параметрів та, як наслідок, забезпечення належної якості енергоносія на виході системи;
• застосування частотних перетворювачів дозволило знизити споживання електроенергії, збільшити строк служби електродвигунів.

Застосовуване обладнання

Програмовні логічні контролери VIPA 200V

Панель оператора 603-1OP10

SCADA-система zenon

Засоби програмування ПЛК VIPA

Перетворювачі частоти Lenze 8200 Vector

Датчики та первинні перетворювачі

Запірно-регулюючі клапани

Органи апаратного керування

Індикатори

Комутаційне обладнання

Устаткування захисного відключення

Монтажні аксесуари

Шафи електромонтажні