Система автоматизации чугунных и котлов

Система автоматизации чугунных котлов

Принцип работы и система автоматизации чугунных котлов. Технологические процессы, происходящие в котле во время работы, характеризуются рядом взаимосвязанных параметров. Изменение одного из них, например, температуры воды, должно отражаться на всех остальных: расходе топлива, количестве воздуха и отсасываемых дымовых газов и т. д. Автоматизация котлов предусматривает осуществление заданного технологического режима без непосредственного участия человека. Система автоматического регулирования (САР) состоит из объекта регулирования и взаимодействующего с ним автоматического регулятора (рис. 72).

Водогрейный котел, являясь объектом регулирования, требует контроля следующих взаимосвязанных параметров: температуры или давления пара и горячей воды, количества сжигаемого топлива и расхода воздуха, разрежения в топке и за котлом, наличии электропитания, устойчивости горения топлива, подачи воздуха к топливо-сжигающим устройствам котла. Основными звеньями САР, кроме объекта регулирования и автоматического регулятора, являются:

• чувствительный элемент, реагирующий на отклонение регулируемого параметра (датчика);
• задающее устройство-механизм ручной и автоматической настройки заданного значения или программное устройство;
• преобразователь - исполнительный орган, преобразующий сигнал чувствительного элемента в электрические импульсы, удобные для усиления;
• усилитель-устройство для усиления сигнала за счет дополнительного источника энергии;
• исполнительный механизм-устройство, воздействующее на регулируемый объект;
• корректирующие устройства, стабилизирующие процесс регулирования воздействия на работу регуляторов; а качестве корректирующих устройств используются внутренние обратные связи и дифференцирующие элементы (автокоррекция).

Система автоматизации чугунных котлов иногда выполняется с регуляторами прямого действия, в которых отсутствуют преобразователь и усилитель, а чувствительные элементы воздействуют непосредственно на исполнительные органы. Системы автоматического регулирования котлов или котельных классифицируют в зависимости от построения и методов реализации функциональных возможностей. По принципу действия они делятся на комбинированные системы автоматического регулирования тепловой мощности отопительных котельных в на системы с регулированием тепловой мощности по возмущению. Регулирование по возмущению выполняют функции управления. Так, температура горячей воды на выходе из котла регулируется в зависимости от температуры наружного воздуха, изменение которой является возмущающим воздействием. Поступающее на вход регулятора возмущение изменяет величину регулирующего воздействия (расход топлива) так, что она компенсирует влияние изменения температуры наружного воздуха на .температуру помещения. Комбинированные САР состоят из сочетающихся систем регулирования и управления. Постоянное значение регулируемого параметра поддерживается воздействием по возмущению. В системе с воздействием по возмущению регулятор работает с опережением, т. е. начинает действовать сразу вслед за возмущающим воздействием до момента изменения регулируемой величины. Последняя контролируется, а изменение сигнала подается на вход регулятора. Кроме того, вводится задающее воздействие, зависящее от возмущения.

Существуют системы с регулированием по отклонению, т. е. воздействие на объект регулирования зависит от изменения регулируемого параметра.

По виду регулирования САР делятся на системы непрерывные (пропорциональные) и многопозиционные. В системах непрерывного регулирования при изменении возмущающего воздействия положение регулирующего органа изменяется плавно (система АГК-2У, Г1МА, АГОК-66). В системах многопозиционных регулирующий орган всегда занимает одно из крайних положений (открыто -закрыто) (система АМКО).

Системы автоматического регулирования делятся также на прямого (непосредственного) и непрямого действия. В системах прямого действия используется энергия регулируемой среды, в системах непрямого действия - энергия постороннего источника (электрическая, пневматическая, гидравлическая). Электрическими системами являются АГОК-66. АМКО, пневматической Г1МА.

Пневматическая система автоматики ПМА для водогрейных котлов. Система автоматики ПМА (рис. 73) предназначена для водогрейных котлов с горелками различных типов (инжекционные, форкамерные, щелевые и др.) среднего и низкого давления газа. Указанная система автоматики имеет широкое распространение в отопительных котельных с чугунными котлами.

Командные приборы (регуляторы управления низкого и высокого давления), а также терморегуляторы приводятся в действие при подаче газа через общекотельный блок безопасности, контролирующий циркуляцию воды в системе отопления и давление газа в газопроводе котельной. При нарушении циркуляции воды или пределов изменения давления газа блок безопасности прекращает питание командных приборов (регуляторов управления низкого и высокого давления газа), регулирующий клапан отключает подачу газа ко всем котлам. Возобновить подачу газа может только оператор.

Импульс давления из газопровода к общекотельному блоку безопасности подастся по трубке а через дроссель. Трубка а соединена с трубкой б, которая связана с камерой отбора импульса разрежения каждого котла. При нормальной работе котлов трубки о и б герметичны, и общекотельный блок безопасности фиксирует давление в газопроводе. В случае возникновении резких пульсаций в топке котла (хлопков или взрыва). Срабатывает клапан, соединяющий трубку  с атмосферой. При этом давление в трубке падает и подача газа к горелкам прекращается.

Автоматический питательный клапан регулирует давление воды в системе отопления до циркуляционного насоса, в результате чего уровень воды в расширительном баке отопления поддерживается постоянным, т. е. подпитка системы регулируется автоматически.

У каждого котла имеется блок безопасности, представляющий собой отсечной клапан, на котором смонтированы приборы контроля давления газа, разрежения и электромагнит. Отдельно от основного блока установлен прибор контроля угасания пламени, состоящий из полуавтоматического электромагнитного клапана и охлаждаемой водой термопары. На фронтальную сторону котла выходят камеры отбора импульса разрежения и прибор контроля температуры воды.

Отсечной клапан отключает подачу газа к горелкам котла при срабатывании одного из приборов блока безопасности. Прибор контроля разрежения настраивается на пределы срабатывания 1-2мм вод. ст. Прибор контроля температуры предназначен для отключения газа в случае превышения температуры воды на уходе из котла допустимой величины.

Общеконтрольная система автоматизации чугунных котлов регулирует расход газа, температуру и давление воды на выходе из котельной и отключает подачу газа при отклонении от нормы какого-либо из контролируемых параметров. САР регулирует параметры работы каждого из эксплуатируемых котлов и отключает подачу газа при нарушении этих параметров. Газ, проходя через фильтр, узел учета расхода газа н регулятор подачи газа, поступает в газопровод, расположенный вдоль фронтальной плоскости котлов, а затем через кран к горелкам котла. Регулятор подачи газа общий для всех котлов. Командным прибором регулятора подачи газа является терморегулятор, имеющий два датчика, один из которых расположен снаружи котельной, другой - на линии горячей воды системы отопления. Регулятор подачи газа состоит из регулирующего клапана и двух регуляторов давления газа, ограничивающих нижний и верхний пределы давления. За верхний предел принимается давление газа, при котором нагрузка котлов максимальная, за нижний - минимальное давление газа, при котором установленные на котлах горелки работают устойчиво.

Постоянный избыток воздуха в топке поддерживается регулятором соотношения газ -воздух, состоящим из командного прибора, пневмопривода и дроссельной заслонки. Регулятор соотношения питается газом через регулятор управления (РУВ).

Система автоматики ПМА снабжена блоком сигнализации для подачи аварийного сигнала на диспетчерский пункт. На блоке сигнализации имеется телефон для связи с диспетчерским пунктом. Автоматика регулирования состоит из регулирующего клапана, регулятора управления высокого и низкого давления газа, терморегулятора, автоматического питательного клапана и регулятора соотношения газ-воздух. К автоматике безопасности обще котельного блока относятся: клапан, который является исполнительным органом, приборы контроля циркуляции воды и давления газа. Клапан предназначен для подачи газа к регуляторам управления низким и высоким давлением газа при получении команды от приборов контроля циркуляции воды и давления газа. Прибор контроля давления газа срабатывает при отклонении давлении газа от заданных пределов. К приборам автоматики безопасности относятся также котловой блок безопасности, прибор контроля температуры, прибор контроля угасания пламени, камера отбора разрежения

Система ПМА является полуавтоматической, так как она не имеет автоматов для зажигания топлива. В настоящее время вместо системы ПМА выпускается автоматика КСУ.

Электрическая система автоматики АГОК-66 для водогрейных котлов, работающих на газе низкого давления. Так же как и система автоматики ПМА. система АГОК-66 предназначена для обслуживания котельной с диспетчерского пункта, управляющего несколькими отопительными котельными с чугунными или стальными секционными котлами. В автоматике АГОК-66 контролируемые параметры также разделены на общекотельные и котловые. Например, общекотельными параметрами являются циркуляция воды в системе и уровень ее в расширительном баке, так как они определяют условия работы всей системы отопления. При нарушении этих параметров прекращается подача газа ко всем котлам, т. е. отключается вся котельная. При нарушении какого-либо из параметров, например тяги, срабатывает система автоматики безопасности того котла, на котором это нарушение'' произошло.

Система регулирования тепловой мощности котельной работает независимо от системы безопасности. П изменении тепловой мощности в сие теме АГОК-66 изменяется соотношение топливо - воздух с одновременной стабилизацией разрежения в га ходе. При нарушении каких-либо параметров в котельной в диспетчерскую подаются звуковые и световые сигналы. Данная система не имеет автоматического включения (выключение резервных котлов при понижении ( повышение) наружной температуры поэтому схемой автоматизации предусмотрена лишь подача светового сигнала на шит диспетчера о ходимости их включения (выключения). Система сигнализации фиксирует на котельных щитах автоматики причины аварийных отключений котлов. Размещение основных датчиков системы автоматики показано на рис. 74. Электрический регулятор расхода газа установлен в общем газовом коллекторе после газового счетчика. Он связан с датчиком температуры теплоносителя, устав ленным в коллекторе горячей воды, датчиком температуры наружного духа. 

Минимально допустимое разрежение в топке котла контролируется сигнализатором, а перегрев воды в Котле электроконтактным термометром ЭКТ-1, датчик которого установлен в патрубке горячей воды на выходе из котла.

Давление циркуляционной воды в Системе отопления контролируется электроконтактным манометром ЭКМ- I, минимальный уровень воды в расширительном баке - двумя поплавковыми сигнализаторами уровня.

Розжиг котла осуществляется автоматически посредством запально-контрольного устройства, катушки зажигания, электродов блока контроля пламени. Запально-контрольное устройство состоит из газовой инжекционной горелки низкого давления с электродом блока контроля наличия пламени и электродом электро-запального устройства. Электрическая часть системы автоматического регулирования, безопасности и сигнализации смонтирована на специальном щите, дистанционный пуск котла в работу происходит со шита управлении.

Система автоматики безопасности АГОК-66 построена по блочному принципу. Конструктивно блоки представляют собой выдвижные металлические ящики-кассеты, внутри которых смонтированы реле, трансформаторы и другие элементы схемы. При выдвижении блока из щита открывается свободный доступ к его электрической схеме. На лицевых панелях блоков размешены рукоятки, тумблеры управления, а также сигнальные лампы.

В настоящее время вместо системы АГОК-66 выпускается автоматика КСУ.

Электрическая система автоматики АМКО для котлов, работающих на газообразном и жидком топливе. Система автоматики типа АМКО разработана Московским заводом тепловой автоматики (МЗТА) и серийно выпускается заводом "Староруссприбор". Она предназначена для отопительных котельных с чугунными котлами тина "Универсал-6", "Энергия- 6", "Минск-1" и других, имеющих одинаковую теплопроизводительность. Система АМКО автоматически регулирует основные теплотехнические процессы как всей котельной, так и каждого котла. Это универсальная система, так как она обеспечивает автоматизацию водогрейных и паровых котлов, работающих на газе низкого и среднего давления и жидком топливе (мазут, печное и т. п.). Системой АМКО осуществляется полуавтоматический пуск котла, поддержание в заданных пределах температуры горячей воды, давления пара, регулирование подачи воздуха и тяги в соответствии с подачей топлива, а также температуры жидкого топлива перед сжиганием.

Система АМКО защищает котел при следующих аварийных режимах: повышении температуры воды за котлом или давлении пара в паросборнике сверх допустимого, падении разрежения в топке, повышении давления воды за котлом или уровня воды в паросборнике выше допустимого, понижении давления воды за котлом или падении уровня воды в паросборнике ниже допустимого, угасании пламени горелки или форсунки, падении давления воздуха перед горелками, повышении температуры мазута сверх допустимого (при работе на жидком топливе), сбросе электропитания в цепях автоматики.

При возникновении любой из перечисленных аварийных ситуаций (кроме угасания пламени) контакт соответствующего датчика перекидывается из одного положения в другое При этом обесточиваются реле защиты 1РЗ и 2РЗ. включающие своим контактами схему управления горением и зажиганием (рис. 75).

В системе автоматики АМК предусмотрены общекотельный и котловые регуляторы. Общекотельный регулятор - позиционный регулирующий прибор (ПРП) поддержим, в заданных пределах основные пара метры котельной - соотношение температур горячей воды на выходе из котельной и наружного воздуха па отопительному графику (либо только температуры горячей воды при работе котельной на горячее водоснабжением либо давления в общей паровой магистрали при параллельной работу паровых котлов). Первичные при термометры сопротивления ТС либо манометр электрический дистанционный МЭД. Регулятор ПРП алгебраически суммирует сигналы от пeрвичных приборов, сравнивает суммированный сигнал с сигналом датчика, усиливает результирующий о нал до величины, необходимой пуска электродвигателя, на которого жестко закреплен кулачком.  Вращаясь вокруг оси, кулачок соприкасается поочередно с шестью микропереключателями и с дифтрансматорным датчиком обратной связи.

В системе АМКО принят позиционный принцип регулирования, и контакты микропереключателей управляют позиционным изменением под топлива. При снижении нагрузки тельной срабатывает микропереключатель и своим контактом ТВН (РДН разрывает цепь питания соленоидного клапана большого горения уменьшая подачу топлива в пер котел на 60 %). Котел переходит режим двухпозиционного регулирования. При дальнейшем снижении разгрузки срабатывает второй микропереключатель и своими контактами ТВН (РДН) разрывает цепь пита соленоидного клапана большого г нагрузки вызывает срабатывание четвертого микропереключателя, который разрывает цепь питания соленоидного клапана большого горения СКБГ третьего котла, уменьшая на 60 % подачу топлива. Котел переходит на работу в режиме двухпозиционного регулирования. При этом второй котел будет работать при сниженной нагрузке. Далее при уменьшении нагрузки срабатывает пятый микропереключатель, который полностью отключает второй котел. Третий котёл СКБГ второго котла, уменьшая на 60 % подачу топлива. Второй Котел тоже будет работать в режиме Двухпозиционного регулирования, а первый котел - на сниженной нагрузке. Если нагрузка и далее снизится, то срабатывает третий микропереключатель, полностью отключающий первый котел.

При увеличении нагрузки котел может автоматически включиться на полную мощность, если перед этим происходила работа на сниженной нагрузке. Если котел в процессе регулирования общекотельного параметра был отключен, то автоматического включения его в работу при увеличении нагрузки котельной не происходит. Пуск в подобных случаях осуществляет обслуживающий персонал.

Система автоматизации чугунных котлов АМКО предусматривает двухпозиционное регулирование следующих параметров парового котла: горения в зависимости от нагрузки (без применения общекотельного регулятора ПРП). уровня воды в паросборнике.

При работе котлов на жидком топливе (водогрейных и паровых) в системе АМКО предусмотрено двухпозиционное регулирование температуры подогрева топлива, а в схеме работы с дутьевыми вентиляторами АМКО может поддерживать соотношение топливо - воздух в заданных пределах электрической блокировкой.

В системе АМКО предусмотрена световая сигнализация, элементы которой сосредоточены на блоках управления н аварийной сигнализации. При нормальной работе котла на блоке аварийной сигнализации горит табло «Напряжение», а на блоке управления - две сигнальные лампочки: "Напряжение" или "Нормальная работа". При отключении котла по какому-либо аварийному параметру сигнальная лампочка «Нормальная работа» на блоке управления гаснет, а на блоке аварийной сигнализации загорается соответствующе восстановления величины необходимого параметра. Происходит запоминание первопричин! аварии, и вместе с табло. фиксирующим первопричину аварии, загорается табло «Факела нет. Если авария произошла от угасания пламени, то на блоке аварийной сигнализации загорается только одно светотабло «Факела нет».

Электрические системы автомаш АМКО и АГОК обладают больше гибкостью и функциональными возможностями, чем пневматическая система ПМА. А использование в ниц в основном серийных изделий дает возможность для дальнейшего совершенствования этих систем. Наличие автоматического розжига запалы: горелки с помощью электро запалы устройства - одно из главных достоинств электрических систем автоматики. Кроме того, эти системы легко увязываются со схемами диспетчеризации котельных.

Существенный недостаток системы автоматики ПМА, АГОК-66 н АМКС – отсутствие контроля за загазованностью помещений котельных.