Котёл как объект автоматизации

Для создания автоматизированной системы управления процессами выработки пара и горячей воды, реализуемыми паровыми и водогрейными котлами, в первую очередь необходимо определить цель создания системы и её назначение, а также провести обследование котла и его технологического оборудования как объекта предстоящей автоматизации. В процессе обследования составляются перечень технологического оборудования, его исправность, определяют режимы работа котла и эксплуатационные характеристики: энергопотребление, вид топлива, производительность и другие, а также контролируемые и управляемые параметры, перечень критических и опасных значений параметров процесса. Паровой котёл является наиболее трудным в обследовании, так как представляет собой довольно сложный технологический агрегат с большим количеством контролируемых и управляемых параметров. Для наглядности котёл и его оборудование разделяют на несколько частей:

·система подачи топлива;

·система подачи воздуха;

·горелочные устройства;

·топка;

·система подачи воды;

·барабан котла.

Рис.1. Функциональная схема котла

Котёл имеет следующие режимы функционирования:

·розжиг;

·основной режим;

·остановка.

Наиболее сложным с точки зрения управления является основной режим с динамически изменяющимися нагрузками и исправность котла во многом зависит от уровня давления пара и количества воды в барабане котла. Рассмотрим, к чему может привести превышение предельных значений параметров котла. При нормальном течении процесса уровень воды в барабане котла уравновешивается давлением подпитки котловой воды и давлением пара. При этом он находится выше среза экранных труб, стенки которых охлаждаются циркулирующей в них водой. В следствии создания чрезмерного высокого давления в барабане котла уровень воды может снизиться ниже допустимого предела, при котором не обеспечивается циркуляция воды. В результате нарушения циркуляции воды в экранных трубах происходит чрезмерное повышение температуры и пережог их стенок. Также опасно и резкое снижения давления пара, что увеличивает опасность возможного заброса воды в пароперегреватель и выведение котла из строя. Кроме того, частые и резкие изменения подачи воды в котел могут вызвать значительные температурные напряжения в металле экономайзера, и качество поддержания уровня также определяется равномерностью подачи воды. Наряду с этим создание необходимого давления пара в котле и его поддержание на заданном уровне обеспечивается созданием соответствующих температурных режимов, достигающихся сжиганием некоторого количества топлива. Итак, регулирование давления пара в барабане котла и питания котельных агрегатов главным образом сводиться к поддержанию материального баланса между отводами пара и подачи воды. Рассмотрев котёл как объект автоматизации затронув в большей части процессы проходящие в барабане котла, увидели, что нормальное протекание процесса, реализуемого паровым котлом, требует выполнения множества условий, а не соблюдение хотя бы одного из них может вызвать аварийную ситуацию и выход из строя дорогостоящего оборудования. Всё это обуславливает необходимость постоянного слежения за параметрами и не медленного реагирования на отклонение их от нормы.

2. Характеристика ТС объекта управления

Регулирование питания котельных агрегатов и регулирование давления в барабане котла главным образом сводится к поддержанию материального баланса между отводом пара и подачей воды. Параметром, характеризующим баланс, является уровень воды в барабане котла. Надежность работы котельного агрегата во многом определяется качеством регулирования уровня. При повышении давления, снижение уровня ниже допустимых пределов, может привести к нарушению циркуляции в экранных трубах, в результате чего произойдет повышение температуры стенок обогреваемых труб и их пережег. Повышение уровня также ведет к аварийным последствиям, так как возможен заброс воды в пароперегреватель, что вызовет выход его из строя. В связи с этим, к точности поддержания заданного уровня предъявляются очень высокие требования. Качество регулирования питания также определяется равенством подачи питательной воды. Необходимо обеспечить равномерное питание котла водой, так как частые и глубокие изменения расхода питательной воды могут вызвать значительные температурные напряжения в металле экономайзера.

Система управления котельной обеспечивает:

· автоматический пуск горелочного устройства по заданной программе с предварительным проветриванием топки и газового тракта котла;

· позиционное регулирование уровня воды в барабане, температуры топлива (для жидкотопливных горелок); позиционное или плавное регулирование тепловой мощности в зависимости от типа используемой горелки;

· защиту котла: – по допустимым уровням воды; – по аварийному превышению давления пара;– по погасанию факела горелки; – по допустимым уровням давления в топке; – по перегрузке электродвигателей оборудования.

2.1 Перечень и спецификация ТСА

Регулятор РС-29 с усилителем У29.3М.

Технические характеристики:

• выходные сигналы:

- импульсы пульсирующего напряжения постоянного тока среднего значения 24 В;

- импульсы напряжения постоянного тока +10 В или -10 В;

• питание ~(220) В, c частотой (50±1), (60±2) Гц;

• Подключение 30 клемм под винт.

Клапан регулирующий Т-35б с электроприводом МЭО 250/25-0,25.

Технические характеристики Т-35б: