10357

71

Рис. 3.4. Технологическая схема автоматизации печи:

FE – датчик расхода газа; NS – блок включения и отключения; PE – датчик давления; PC – электронный прибор для регулирования разрежения; TE – датчик температуры; TC – электронный прибор, регулирующий температуру; FC – электронный прибор, регулирующий расход воздуха; HS – кнопка ручного включения/отключения вентилятора в системе дымоудаления

При разработке технологической схемы автоматизации определяют:

−перечень и значение контролируемых и регулируемых параметров;

−методы контроля, законы регулирования и управления;

−целесообразный уровень автоматизации технологического процесса;

−принципы организации контроля и управления технологическим процессом;

−техническое оборудование, управляемое автоматически, дистанционно или в обоих режимах по заданию оператора;

−объём автоматических защит и блокировок автономных схем управления технологическими агрегатами;

−комплект технических средств автоматизации, вид энергии для передачи информации;

−места размещения аппаратуры на технологическом оборудовании, на щитах и пультах.

Технологическая схема автоматического управления и контроля содержит упрощённое изображение устройств автоматизируемого процесса или агрегата.

72

Нанесённые на условные изображения буквенные обозначения отражают функции, выполняемые аппаратурой управления.

На функциональной схеме показывается также различная аппаратура системы управления. Для изображения каждой группы приборов на схеме выделяется специальная зона. Кроме того, на схеме даются текстовые пояснения, отражающие назначение и характеристику технологических агрегатов, величины контролируемых и регулируемых параметров, условия блокировки и сигнализации.

В соответствии с существующей практикой функциональная схема автоматического контроля и управления является основанием для составления заявочной спецификации на приобретение приборов автоматизации и управления.

Автоматика безопасности

Безопасность обеспечивается путём прекращения подачи природного газа в следующих случаях:

− при повышении или понижении давления газа перед горелкой на 20 – 25 % против установленного значения подача газа должна прекратиться;

− при погасании факела в топке подача топлива прекращается немедлен-

но;

− при увеличении разрежения в топке до 3 – 5 кПа подача газа должна прекратиться.

Автоматика должна обладать самоконтролем, т.е. при нарушении работы какого-либо элемента автоматически должна прекращаться подача топлива.

При аварийном отключении подачи газа подаются световой и звуковой сигналы. Звуковой сигнал отключается дежурным персоналом, а световой остаётся до ликвидации нарушения.

3.2. Автоматизация котельных установок

Котельные установки относятся к объектам с полной автоматизацией.

В эксплуатации находятся котлы различных модификаций как отечественного, так и зарубежного исполнения. Для отечественных котлов разработаны различные комплекты автоматики, позволяющие полностью автоматизировать тот или иной котлоагрегат. Зарубежные комплекты автоматики котлов отличаются некоторым упрощением по сравнению с отечественными.

3.2.1. Электронно-гидравлическая система автоматического регулирования котельных установок на газовом и мазутном топливе

Наиболее часто котельная автоматика выполняется по блочно-агрегатному принципу, когда отдельные блоки и узлы могут применяться в регуляторах различных параметров (температуры, давления, уровня). Все эти приборы, блоки и узлы выпускаются в соответствии с ГСП (государственная система приборов и средств автоматизации).

73

В качестве примера рассмотрим электронно-гидравлическую систему котельной автоматики «Кристалл», которая находится в эксплуатации и выпускается отечественными предприятиями для барабанных котлов малой и средней мощности.

Электронно-гидравлическая система автоматического регулирования представляет собой комплекс приборов и устройств, с помощью которых могут быть осуществлены регуляторы различной структуры (с постоянной скоростью исполнительного механизма, с жёсткой обратной связью, с упругой обратной связью). Система надёжна в эксплуатации, не содержит скользящих токоведущих контактов.

Система предназначается для автоматизации теплотехнических процессов в промышленных, отопительных и энергетических котельных средней и малой мощности. Структурная схема регулирующей системы «Кристалл» представлена на рис. 3.5. В измерительную часть регулятора могут быть введены сигналы от нескольких (до трёх) первичных приборов ПП и устройства обратной связи ОС. Степень влияния каждого из них может плавно меняться в широких пределах с помощью ручек настройки. Задание регулятору устанавливается задатчиком ЗД. Электрический сигнал, пропорциональный алгебраической сумме сигналов от первичных приборов, усиливается усилителем-преобразователем УП, выполненном в микросхемном исполнении, оконечный каскад которого является фазочувствительным. Сигнал с выхода УП подаётся на обмотки электрогидравлического реле ЭГР, управляющего гидравлическим исполнительным механизмом типа ГИМ. Обратная связь охватывает все элементы регулятора, включая исполнительный механизм.

ЗД

ПП1

ПП2 УП

ОС ЭГР

ГИМ

РО

Рис. 3.5. Структурная схема регулятора блочно-модульного исполнения:

ПП1, ПП2 – первичные преобразователи (датчики); ЗД – задающее устройство; УП – усили- тель-преобразователь; ОС – обратная связь; ЭГР – электронно-гидравлическое реле; ГИМ – гидравлический исполнительный механизм; РО – регулирующий орган

74

В качестве первичных приборов в комплекте с электронно-гидравлическим регулятором могут быть применены:

−дифференциальные тягомеры типа ДТ-2;

−дифференциальные манометры типа ДМ;

−манометры электрические дистанционные типа МЭД;

−терморезисторы ТСМ или ТСП.

В системе автоматического регулирования использованы полупроводниковые усилители типа Р251.2М Московского завода тепловой автоматики, гидравлические исполнительные механизмы ГИМ (без обратной связи), ГИМ-Д (с жёсткой обратной связью), ГИМ-ДГИ (с гибкой обратной связью).

Система автоматического регулирования осуществляет контроль, сигнализацию и регулирование основных теплотехнических параметров котельной установки:

−уровень воды в барабане котла (регулятор уровня, позиции приборов и устройств 4-1, 2, 3, 9);

−регулирование подачи топлива (регулятор топлива, позиции приборов и устройств 3-1, 2, 3, 4);

−соотношение газ – воздух (регулятор воздуха, позиции приборов и уст-

ройств 2-1, 2, 3, 4, 5, 6);

−регулирование разрежения в топке котла (регулятор разрежения, позиции приборов и устройств 1-1, 2, 3, 7).

Технологическая схема автоматизации котла представлена на рис. 3.6. При безаварийной эксплуатации системы предусмотрена автоматика безо-

пасности котла-агрегата, для этого при аварийной ситуации вырабатывается (формируется) импульс на отключение предохранительно-запорного клапана (ПКН), прекращается подача топлива в топку котла.

Отключение предохранительно-запорного клапана (ПКН) произойдёт, ес-

ли:

−исчезнет питающее напряжение в сети;

−уровень воды в барабане котла снизится до аварийной отметки или будет выше допустимого;

−давление пара в барабане котла упадёт до минимальной отметки или будет превышать допустимое значение;

−разрежение в топке котла снизится до минимума;

−упадёт до минимального значения давление газа в газопроводе к котлу;

−погаснет пламя в топке котла;

−снизится давление воздуха перед горелками.

Схема защиты предусматривает также сигнализацию при срабатывании автоматики безопасности и о нарушениях технологического режима с передачей светового и звукового сигналов на дежурный пункт.

75

Рис. 3.6. Технологическая схема системы автоматического регулирования «Кристалл»

76

3.2.2.Система автоматического регулирования котлоагрегатов

срегулирующим прибором РС29

При автоматизации промышленных котельных установок для регулирования теплотехнических процессов используют прибор на интегральных схемах серии РС29.

Приборы этой серии осуществляют суммирование входных сигналов датчиков, сравнение их с сигналом задания, усиление сигнала рассогласования, формирование ПИ-закона регулирования совместно с исполнительным механизмом с постоянной скоростью перемещения (совместно с дифференциатором формирования ПИД-закона регулирования).

Модификации приборов определяются родом тока входных сигналов и типом подключаемых к прибору датчиков. На рис. 3.7 приведена общая для всех модификаций приборов РС29 структурная схема.

Основным узлом каждого прибора является измерительная схема или субблок Р-012 или Р-013, регулирующий субблок Р-011 и трансформатор питания. Измерительные схемы выполняют функцию суммирования сигналов от датчиков, введение сигнала задания, преобразование сигнала постоянного тока и стабилизации напряжения питания. Регулирующий субблок осуществляет формирование закона регулирования и коммутацию входных цепей.

Прибор типа РС29 имеет два датчика – внешний и внутренний. Сигнал от внешнего задатчика преобразовывается и поступает на измерительную схему прибора, на которую подаются также сигналы от первичных приборов и сигнал обратной связи. Регулирующий сигнал формируется в регулирующем субблоке Р-011 и через переключатель управления поступает на выход прибора. В приборе предусмотрено ручное управление. В качестве первичных приборов могут быть использованы:

−дифференциальный тягомер типа ДТ-2;

−дифференциальный манометр типа ДМ;

−манометр с электрической передачей типа МЭД;

−термометры сопротивления типа ТСП, ТСМ.

Исполнительные механизмы – электрические, типа МЭП (МЭП 800/30220, МЭП 1600/45-400, МЭП 5000/60-530).

Технологическая схема автоматизации и управления котельной с котлами ДЕ-4-14ГМ с использованием прибора серии РС29 приведена на рис. 3.8.

78

Рис. 3.8. Технологическая схема регулирования и управления котельной с котлами ДЕ-4-14ГМ

Система регулирования котлоагрегата осуществляет контроль и регулирование основных теплотехнических процессов:

−регулирование уровня воды в барабане котла (регулятор уровня, позиции приборов и устройств 2-1, 2, 3, 4, 6);

−регулирование подачи топлива (регулятор топлива, позиции приборов и устройств 1-1, 2, 3, 4, 6);

−регулирование соотношения газ – воздух (регулятор воздуха, позиции приборов и устройств 3-1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8);

−регулирование разрежения в топке котла (регулятор разрежения, позиции приборов и устройств 4-1, 2, 3, 4, 5).

79

При аварийной ситуации включаются световая и звуковая сигнализации, а система безопасности котельной отключает подачу газа предохранительнозапорным клапаном ПКН (УА2), газ к запальникам – ПКН (УА1).

3.2.3. Система автоматического регулирования котельных установок на твёрдом топливе

При автоматизации котельных установок с котлоагрегатами, работающими на твёрдом топливе, например КЕ-10-4С, можно использовать технологическую схему автоматизации, приведённую на рис. 3.9.

Рис. 3.9. Технологическая схема автоматизации котлоагрегата КЕ-10-4С на твёрдом топливе

80

Подача топлива в топку осуществляется автоматически от регулятора топлива (2-3) по давлению пара котла, первичным прибором служит манометр с электрической передачей типа МЭД (2-1, 2). Регулятор топлива (2-3) включает электрический исполнительный механизм типа МЭОК (2-4, 5) и электрифицированная задвижка, изменяя своё положение, изменяет количество топлива, поступающее в топку котла.

Регулятор воздуха (3-3) работает по сигналу расхода воздуха и по расходу угля (по положению заслонки). Через магнитный пускатель (3-4) включается исполнительный механизм (3-5) и дутьевой вентилятор, изменяется количество воздуха поступающего в топку, в результате соотношение воздух – топливо соответственно изменяется. Регулирование разрежения в топке котла осуществляется по давлению в топке, которое измеряется дифференциальным тягомером типа ДТ-2 (1-1, 2), это давление, преобразованное в электрический сигнал, подаётся на один из входов полупроводникового усилителя (1-3). Усилитель (1-3) формирует соответствующий выходной сигнал и через магнитный пускатель (1-4) воздействует через исполнительный механизм (1-5) на дымосос, при этом будет изменяться значение разрежения в топке.

Регулирование уровня воды в барабане котла осуществляется регулятором уровня (4-3), первичным прибором служит дифманометр типа ДМ (4-1, 2). Регулирующее воздействие осуществляется исполнительным механизмом (4-4, 5) через регулирующий орган на трубопроводе питательной магистрали.

Загрузка бункера топлива осуществляется по сигналу от датчиков уровня (10), при этом загорается сигнальная лампа HL5.

Предусмотрена ручная подача топлива переключателем SA2, при этом загораются сигнальные лампы HL2. Периодически включается электропривод скреперного подъёмника для отгрузки шлака из топки переключателем SA3, включается сигнальная лампа HL3.

Переключателем SA5 включается двигатель вентилятора возврата уноса, и загорается при этом сигнальная лампа HL4.

3.3.Автоматизация систем теплоснабжения

3.3.1.Автоматизация тепловых сетей

Задачи автоматизации тепловых сетей определяются необходимостью поддержания заданного гидравлического и теплового режима при их динамическом и статическом состоянии.

Наиболее важные задачи автоматизации водяной и паровой сетей:

−дистанционное и автоматическое управление работой сетевых насосов станций и подстанций;

−регулирование давления в тепловой сети на станции, т.е. автоматизация подпиточного устройства;

−регулирование температуры сетевой воды;

−автоматизация насосных конденсатных подстанций;