Автоматизация котельных установок

Основные принципы автоматизации котельных

Надежная, экономичная и безопасная работа котельной с мини­мальным числом обслуживающего персонала может осуществляться только при наличии теплового контроля, автоматического регулиро­вания и управления технологическими процессами, сигнализации и защиты оборудования [8].

Основные решения по автоматизации котельных принимаются в процессе разработки схем автоматизации (функциональных схем). Схемы автоматизации разрабатываются вслед за проектированием теплотехнических схем и принятием решений по выбору основного и вспомогательного оборудования котельной, его механизации и теп­лотехнических коммуникаций. К основному оборудованию относится котлоагрегат, дымососы и вентиляторы, а к вспомогательному насосно-деаэраторная установка, химводоочистка, теплофикационная установка, станция перекачки конденсата, ГРС, склад мазута (угля) и топливоподача.

Объем автоматизации принимается в соответствии с СНиП II-35-76 (раздел 15 - "Автоматизация") и требованиями заводов изготовителей тепломеханического оборудования.

Уровень автоматизации котельных зависит от следующих основ­ных технических факторов:

- типа котла (паровой, водогрейный, комбинированный пароводогрейный);

- конструкции котла и его оборудования (барабанный, прямоточ­ный, чугунный секционный с наддувом и др.), вида тяги и т.п.; вида топлива (твердое, жидкое, газообразное, комбинированное - га­зомазутное, пылевидное) и типа топливосжигающего устройства (ТСУ);

- характера тепловых нагрузок (производственные, отопитель­ные, индивидуальные и т.п.);

- числа котлов в котельной.

При составлении схемы автоматизации предусматривают основ­ные подсистемы автоматического регулирования, технологической защиты, дистанционного управления, теплотехнического контроля, технологической блокировки и сигнализации.

Автоматизация паровых котлов

При автоматизации паровых котлов решают задачи теплового контроля и технологической сигнализации, автоматического управ­ления, регулирования и защиты.

Тепловой контроль

Организация теплового контроля и выбор приборов осуществля­ется в соответствии со следующими принципами:

– параметры, наблюдение за которыми необходимо для эксплуата­ции котельной, контролируются показывающими приборами;

– параметры, изменение которых может привести к аварийному состоянию оборудования, контролируются сигнализирующими показы­вающими приборами;

– параметры, учет которых необходим для анализа работы обору­дования или хозяйственных расчетов, контролируются регистрирую­щими или суммирующими приборами.

Для паровых котлов требования к контролю теплотехнических параметров определяются рабочим давлением пара и расчетной паропроизводительностью. Например, паровые газомазутные котлы ДЕ-25-14ГМ (рис. 4.1 и 4.2) оборудованы показывающими приборами для измерения:

– температуры питательной воды до и после экономайзера техни­ческими термометрами 1 типа П или У;

– температуры пара за пароперегревателем до главной паровой задвижки техническим термометром 3 типа П или У;

– температуры уходящих газов милливольтметром Е4 типа Ш4540/1;

– температуры мазута термометром 2 типа П или У;

– давления пара в барабане показывающим манометром 25 типа МП4-У и показывающим самопишущим вторичным прибором 20 типа КСУ1-003;

– давления пара у мазутных форсунок манометром 15 типа МП-4У;

– давления питательной воды на входе в экономайзер после ре­гулирующего органа манометрами 25 типа МП-4У; давления воздуха после дутьевого вентилятора напоромером мемб­ранным типа НМЛ-52 и тягонапоромером дифференциальным жидкостным 26 типа ТДЖ1 6300;

– давления мазута к котлу манометрами 16 типа МП-4У и показы­вающим вторичным прибором 13 типа КСУ1-003;

– давления газа к котлу напоромерами мембранными показывающи­ми типа НМЛ-100 и показывающим самопишущим вторичным прибором 12 типа КСУ1-003;

– давления газа к запальнику манометром 34 типа МП-4У;

– разрежения в топке котла тягонапоромером мембранным показы­вающим 14 типа ТНМП-52;

– разрежения перед дымососом тягонапоромером дифференциальным жидкостным 18 типа ТДЖ2 4000;

– расхода пара дифманометром 33 типа ДСС-711Ин-М1;

– расхода газа дифманометром 31 типа ДСС-711Ин-М1;

– расхода мазута счетчиком мазута 32 типа СМО-200;

– содержания СО₂ в уходящих газах переносным газоанализато­ром 30 типа КГА-1-1;

– уровня воды в барабане водомерным стеклом 28 и показывающим самопишущим вторичным прибором 29 типа КСУ1-003.

Уровень воды в барабане, разрежение в топке котла, давление газа к котлу, давление мазута к котлу и давление воздуха после дутьевого вентилятора контролируются сигнализирующими приборами соответственно дифманометром Е35 типа ДСП-4С_Г-М1, датчиком-реле напора и тяги Е22 типа ДНТ-1, датчиком-реле напора Е19 типа ДН-40, манометром электроконтактным показывающим Е23 типа ЭКМ-IV, датчиком-реле напора Е21 типа

ДН-40 и сигнальными лампа­ми НLЗ - НL7.

Управление

В схемах автоматизации (рис. 4.1 и 4.2) предусмотрено управление:

– электроприводами дутьевого вентилятора 2М и дымососа 1М со щита Щ-ДЕ с использованием ключей управления 2SА1 и 1SА1; элект­родвигатель дутьевого вентилятора включается после включения ды­мососа; для отключения блокировки в схеме управления предусмот­рен ключ блокировки 2SА2;

– электроприводами 4М и 5М задвижек на мазутопроводе со щита КИП ключами управления 4SА и 5SА;

– электроприводом 3М задвижки на паропроводе со щита

Щ-ДЕ кнопками управления 3SВ1, ЗSВ2, 3SВЗ;

– розжигом котла кнопками управления SВ1 (пуск) и SВ2 (стоп) и остановом котла кнопками управления SВ4 (по месту) и SВЗ (со щита Щ-ДЕ).

Регулирование

Для котлов типов ДЕ и КЕ предусматривается автоматическое регулирование процессов горения и питания водой [6].

Автоматическое поддержание требуемого процесса горения кот­ла ДЕ-25-14ГМ (рис. 4.2) осуществляется следующим образом. Роль регулятора топлива (нагрузки) выполняет регулятор давления пара в барабане котла Е9, который получает импульс от преобразо­вателя измерительного избыточного давления Е9^a типа САПФИР-22ДИ-2151 и через трехпозиционный усилитель Е9^б типа У29.3 воз­действует на электрический однооборотный исполнительный механизм Е9^в, изменяя подачу мазута к котлу или регулятор Е8, воз­действующий на ИМ Е8^в, изменяя расход газа к котлу.

Для поддержания оптимального соотношения топлива и воздуха предусмотрен регулятор воздуха Е5, который получает два входных импульса давления: 1 - импульс давления газа (мазута) перед го­релками от преобразователя давления мазута Е5^б типа САПФИР-22ДИ-2160 или от преобразователя давления газа Е5^в типа САПФИР- 22ДИ-2130; 2 - импульс давления воздуха перед горелками от преобра­зователя давления Е5^а типа САПФИР-

22ДИ-2120. В процессе регули­рования регулятор воздуха Е5 через трехпозиционный усилитель Е5^Г типа У29.3 воздействует на ИМ Е5^Д направляющего аппарата дуть­евого вентилятора.

Создание устойчивого разрежения в топке котла в пределах от -20 до -30 Па осуществляется регулятором разрежения Е6, который получает импульс от преобразователя разрежения Е6^а типа САПФИР-22ДВ-2210 и через трехпозиционный усилитель Е6^б типа У29.3 воз­действует на ИМ Е6^в дымососа.

Таким образом, с помощью регуляторов топлива Е8 или Е9, воздуха Е5 и разрежения Е6 поддерживается оптимальный процесс горения котла. В качестве регуляторов Е8, Е9, Е5 и Е6 использу­ется прибор регулирующий с импульсным выходом РС29.1.12.

Регулирование питания котла осуществляется регулятором уровня в барабане котла Е7 типа РС29.1.12, который получает импульс от преобразователя измерительного разности давлений Е7^а типа САПФИР-22ДД-2420 и через трехпозиционный усилитель Е7^б типа У29.3 воздействует на ИМ Е7^В регулирующего клапана, установлен­ного на трубопроводе питательной воды к котлу.

В схеме автоматизации парового котла КЕ-25-14С, работающего на твердом топливе (рис. 4.3 и 4.4), имеются незначительные отличия в решении задач теплового контроля и автоматического ре­гулирования по сравнению с котлом ДЕ-25-14ГМ, а решение вопросов автоматического управления электроприводами отличается в значи­тельной степени.

Ниже рассмотрим отличия и дополнения по всем видам автома­тизации котла КЕ-25-14С (см. рис. 4.3 и 4.4) по сравнению с кот­лом ДЕ-25-14ГМ.

Тепловой контроль

Установлены показывающие приборы для измерения:

- температуры воздуха до и после воздухоподогревателя техни­ческими термометрами 4 и 3 типа П или У;

- температуры уходящих газов до экономайзера и перед дымосо­сом милливольтметром 8 типа Ш4540/1, гр. ХА₆₈;

- температуры сетевой воды в обратном трубопроводе калорифера техническим термометром 5 типа П или У;

- давления воздуха острого дутья перед соплами после регули­рующих органов тягонапоромерами дифференциальными жидкостными 9,10,11,12 и 13 типа ТДЖ 1x1600;

- содержание кислорода в уходящих газах переносным газоана­лизатором кислорода 29 типа МН5106-2.

Управление

Предусмотрено управление со щита автоматизации ЩКЕ:

- электроприводами ЗМ вентилятора возврата уноса из-под котла и 4М цепной решетки ключами управления ЗSА и 4SА;

- электроприводами пневмозабрасывателей 5М и 6М ключами уп­равления 5SА И 6SА;

- электроприводом 7М скреперного подъемника ключами управле­ния 7SА, 7SА1 и кнопками управления 7SВ1 и 7SВ2.

Управление электроприводами 9М механизма удаления провала и 10М вентилятора возврата уноса из-под циклонов на

рис. 4.3 не показано.

Регулирование

В схеме автоматического регулирования котла КЕ-25-14С (рис. 4.4) дополнительно установлен регулятор непрерывной продувки 34 типа РС29.1.12, предназначенный для автоматизации процесса удаления солей из солевого отсека. Регулятор 34 получает один входной им­пульс от преобразователя расхода пара 34^а, а другой - от ИМ 34^В по положению выходного звена (обратная связь). Выходной сигнал от регулятора 34 поступает через трехпозиционный усилитель 34^б на ИМ 34^В, установленный на трубопроводе непрерывной продувки.