Автоматизация котельных установок описание, устройство и схема

Как сделать отопление двумя котлами

Итак, есть два котла, отличающиеся между собой рядом конструктивных особенностей. Как же можно объединить их в одной системе? Наиболее эффективным является вариант разделения системы на два самостоятельных контура с помощью теплообменника. Один из контуров – открытый, оснащенный твердотопливным котлом; второй – газовым котлом и радиаторами. Оба контура нагружены на один теплообменник.

Планируя такую систему, нужно учитывать положение всех основных и соединительных элементов, чтобы при эксплуатации, обслуживании или ремонте их можно было без труда найти, осмотреть, при необходимости заменить. Поэтому перед началом установки лучше нарисовать схему, нанести на нее оборудование, наметить прокладку труб, отметить места установки дополнительных элементов.

Общая структура

Автоматизация котельных выстраивается по двухуровневой схеме управления. К нижнему (полевому) уровню относятся приборы локальной автоматики на базе программируемых микроконтроллеров, реализующие техническую защиту и блокировку, регулировку и изменение параметров, первичные преобразователи физических величин. Сюда же причисляют и оборудование, предназначенное для преобразования, кодирования и передачи информационных данных.

Верхний уровень может быть представлен в виде графического терминала встроенного в шкаф управления или автоматизированного рабочего места оператора на базе персонального компьютера. Здесь отображается вся информация, поступающая от микроконтроллеров нижнего уровня и датчиков системы, и производится ввод оперативных команд, регулировок и уставок. Кроме диспетчеризации процесса решаются задачи оптимизации режимов, диагностики технического состояния, анализа экономических показателей, архивирования и хранения данных. При необходимости информация передается в общую систему управления предприятием (MRP/ERP) или населенным пунктом.

Ввод холодной воды, повысительная насосная станция, водоподготовка, бак запаса подпиточной воды

Ввод холодной воды необходим для обеспечения котельной водой на нужды ГВС, подпитки котельной и тепловых сетей, а также на хозяйственно бытовые нужды и нужды пожаротушения.

Насосы, арматура, трубопроводы и прочее оборудование до подключения к контуру ГВС выполнены из коррозионно-стойких материалов, т.к. деаэрация исходной холодной воды не предусматривается.

На вводе холодной воды установлен расходомер для расчета с поставщиками ХВС.

Далее по ходу движения холодной воды установлена повысительная насосная станция. Станция работает в режиме постоянного поддержания заданного давления после себя по датчику давления. Если давление на вводе ХВС выше или равно заданному давлению, то насосная станция не работает, вода перетекает по байпасу вокруг неё.

Для сглаживания работы насосной станции (плавности поддержания давления) и снижения количества её включений и выключений предусмотрен расширительный бак, аккумулирующий в себе воду. При повышении давления вода заполняет бак, при снижении вытесняет воду из бака, выступая в виде демпфера. Расширительный бак оборудован предохранительным клапаном, защищающим бак от превышения давления.

После насосной станции предусмотрена установка водоподготовки (химводоочистки).Подбирается по результатам анализа исходной воды и может включать в себя обезжелезивание, осветление и умягчение. На выходе из установки водоподготовки вода должна соответствовать качеству подпиточной воды для котлов и тепловой сети.

После водоподготовки вода разделяется на ГВС и подпитку котлового контура и тепловой сети контуров отопления (вентиляции). Система подпитки котлового контура и контуров отопления (вентиляции) представляет из себя комплекс из бака запаса подпиточной воды, подпиточного насоса, электромагнитных клапанов, трубопроводной арматуры и дозирующей установки.  Бак запаса подпиточной воды – это атмосферный бак с установленным на нем уровнемерным стеклом. Заполнение бака ведется водой, прошедшей водоподготовку. На вводе в бак установлен электромагнитный клапан, который открывается при понижении уровня в нем до минимального. По достижении максимального уровня клапан закрывается. Сигнал об уровне воды в баке поступает от датчика, установленного в нижней части бака. В верхней части бака расположен переливной патрубок, связующий бак с атмосферой и выливающий излишки воды в аварийных ситуациях.

Вода из бака всасывается подпиточным насосом. По сигналу от датчика подпитки о низком давлении открывается электромагнитный клапан на подпиточной линии и включается подпиточный насос, заполняющий котловой контур и контуры отопления (вентиляции). Вода после бака запаса воды проходит дополнительную обработку дозирующей установкой, которая впрыскивает в подпиточную воду реагенты, связывающие кислород. Тем самым предотвращается коррозия в котельном оборудовании и трубопроводах.

Дополнительно предусмотрена система компенсации температурных расширений. Она позволяет снизить количество и объем расширительных баков на котловом контуре и контурах отопления (вентиляции). По датчику давления, установленному в трубопроводе котлового контура и контура отопления (вентиляции), приходит сигнал о повышении давления теплоносителя, после чего на ответвлении из этого трубопровода открывается электромагнитный клапан и сбрасывается теплоноситель в бак запаса подпиточной воды. Таким образом снижается давление в котловом контуре и контуре отопления (вентиляции), при этом теплоноситель, прошедший водоподготовку, сбрасывается не в канализацию, а в дальнейшем участвует в подпитке.

Цели и задачи

• Эффективное и надёжное управление котлоагрегатами в нормальных и переходных режимах для производства пара требуемого количества и качества с учетом требований безопасности
• Приведение технологического процесса производства пара в соответствие с действующими нормами и правилами
• Обеспечение оперативного персонала своевременной, достоверной и достаточной информацией о ходе технологического процесса и состоянии основного оборудования
• Защита котлоагрегата путем его останова при угрозе аварии
• Реализация алгоритмов автоматической проверки герметичности газового оборудования и розжига горелочных устройств
• Повышение надежности работы оборудования за счет уменьшения вероятности ошибочных действий персонала и применения передовых технологий контроля и управления
• Повышение экономичности работы оборудования за счет оптимизации нестационарных режимов работы, сокращения времени пусковых операций.

Актуальность процесса диспетчеризации

Диспетчеризация котельных — это удаленный доступ к системе и к ее технологическим процессам. Система успешно отслеживает и корректирует работу

Внимание стоит обратить на мониторинг и контроль показателей теплового носителя

Есть два способа автоматизации установок:

• использование персонального компьютера;
• услуги мобильного оператора.

Используя компьютер, контроль над автоматизированной системой осуществляет непосредственно оператор, находящийся на удаленном расстоянии от объекта и имеющий доступ к персональному компьютеру. На экран выведены основные параметры котельной, которые представлены единой мнемосхемой или динамической картинкой.

Изображение идентично тепловой схеме соответствующего объекта. На этой схеме указаны все насосы и трехходовые клапаны, трубопроводы, горелки. Через персональный компьютер оператор также получает важную информацию об аварийных ситуациях в котельной и ее блоках.

При использовании мобильной связи контроль над автоматикой осуществляется путем смс-сообщений. Такой способ автоматики, как правило, используется в частных домах. Он отвечает за безопасность теплового носителя. В случае экстренных ситуаций, пользователь получит смс-сообщение и краткое описание проблемы.

Функциональная система также информирует о параметрах контроля с периодичностью, заданной пользователем. Обычно это давление воды, работа насосов, температура обратного и подающего трубопровода, ряд других важных для работы котельной показателей.

Для второго способа необходима специальная аппаратура. Речь о программируемом логическом контроллере (ПЛК), модеме, телефоне, которые принимают смс-оповещение. Диспетчеризация с использованием компьютера стоит значительно дороже.

Дополнительные траты идут на приобретение персонального компьютера и программ для него, выплату оператору за его работу. Но все же такая система более информативная и удобная, в частности, если есть необходимость управлять сразу несколькими котельными одновременно.

Компьютерная автоматизация через ПК дает возможность сохранения всех архивных параметров и ситуаций аварийного характера, чтобы избежать их в дальнейшем. Более того, она позволяет быстро реагировать в случае потери связи с элементами котельной.

Стабильная связь с предоставлением постоянного IP-адреса, ее бесперебойная работа — обязательное условие для системы дистанционного доступа. Также отметим, что в ситуации с смс-сообщением отсутствие связи бывает непоправимым для котельных, потому что потребители будут не в курсе о неполучении модемом сигналов с аппаратуры, вышедшей из строя.

Также нужно иметь в виду, чтобы организация, создающая проектно-монтажную схему и обслуживающая ее, должна иметь соответствующий опыт их создания. От качества разработанного софта зависит срок функционирования котельной без аварий в обычном режиме.

Подвергнуть автоматизации можно котельные разного типа, а именно:

• газовая, функционирующую на природном или ином газе;
• паровая, преобразующую пар в тепловую энергию (снабжение промышленных объектов);
• угольная котельная, в которой во время сгорания угля образуется тепловая энергия.

Схема с газовым котлом

Газовые котлы являются самыми экономичными и функциональными источниками отопления. В небольшом корпусе, по сути, размещается мини-котельная в частном доме.

Производители современных котлов обустраивают в корпусе все необходимое оборудование в виде насосов, расширительного бака, предохранительно сбросного клапана и воздушника. Собственнику такого оборудования остается только подключить агрегат к контуру отопления и ГВС, что существенно снижает затраты на монтаж.

Но главное преимущество комплексной сборки котла – это согласованность работы всех вспомогательных узлов, которые прошли проверку и наладку в заводских условиях.

Самая простая тепловая схема газовой котельной:

1. Источник теплоснабжения – газовый котел.
2. Группа безопасности, с воздушником, предохранительным клапаном, манометром и расширительным баком.
3. Подача теплоносителя к нагревательным приборам.
4. Обратка теплоносителя от нагревательных приборов
5. Радиаторы отопления
6. Подача водопроводной воды для подпитки тепловой сети с фильтром и запорно-предохранительной арматурой.
7. Подача водопроводной воды в контур ГВС котла.
8. Фильтр грубой очистки теплоносителя от взвешенных веществ на линии обратки.
9. Обратный клапан на линии обратки.
10. Циркуляционный насос на линии обратки.

Классификация котельных агрегатов

Котлы классифицируются:

• по назначению;
• по технологическим параметрам рабочей среды и агрегата;
• по типу топки;
• по виду перемещения теплообменных сред;
• по типу сжигаемого горючего.

Водогрейные агрегаты с принудительным перемещением рабочей среды обеспечивают потребителей водой с температурой до 115°С.

Котёл низкого давления Дэнкар для котельной.

Паровые агрегаты с естественной циркуляцией производят насыщенный или перегретый пар и по величине давления делятся на котлы:

• низкого давления (до 0,88 МПа);
• среднего (до 3,9 МПа);
• высокого (до 13,8 МПа);
• критического (до 16 МПа);
• сверхкритического (до 24 МПа);
• суперсверхкритического (до 30 МПа).

Широкое распространение получили КА с вихревыми и топками с кипящим слоем. Их преимущество перед котлами с камерными устройствами состоит в том, что в них можно сжигать топливо низкого качества и широкий спектр промышленных и бытовых отходов. Для них не надо подготавливать угольную пыль, они менее металлоемкие и имеют высокие экологические показатели.

Паровые котлы изготавливаются из специальной котельной стали. Водогрейные агрегаты малой мощности могут быть сделаны из чугуна.

Стальные КА используются в квартальных и районных котельных. Водогрейные устройства большой мощности могут устанавливаться на ТЭЦ вместо пиковых подогревателей сетевой воды.

Энергосберегающие и социальные эффекты автоматизации

Автоматизация котельных полностью исключает возможность аварий с разрушением капитальных строений, гибелью обслуживающего персонала. АСУ способна круглосуточно обеспечить нормальное функционирование оборудования, свести к минимуму влияние человеческого фактора.

В свете непрерывного роста цен на топливные ресурсы не последнее значение имеет и энергосберегающий эффект автоматизации. Экономия природного газа, достигающая до 25 % за отопительный сезон, обеспечивается:

• оптимальным соотношением «газ/воздух» в топливной смеси на всех режимах работы котельной, коррекцией по уровню содержания кислорода в продуктах сгорания;
• возможностью индивидуальной настройки не только котлов, но и газогорелочных устройств;
• регулированием не только по температуре и давлению теплоносителя на входе и выходе котлов, но и с учетом параметров окружающей среды (погодозависимые технологии).

Кроме того, автоматика позволяет реализовать энергоэффективный алгоритм отопления нежилых помещений или зданий, не используемых в выходные и праздничные дни.

Автоматика и дистанционное управление

Автоматизация котельной частного дома позволяет настраивать ее под параметры сети, осуществлять дистанционное управление работой системы, а также обеспечить необходимый уровень безопасности.

Дистанционное управление работой котельной дает следующие преимущества:

• Можно поддерживать обычный режим работы либо настраивать температуру обогрева в каждой комнате отдельно.
• Если в холодное время года вам нужно надолго уехать из дома, то благодаря удаленному управлению можно защитить систему от замерзания.
• Можно дистанционно заблаговременно включать отопление в доме перед вашим приездом на праздники или выходные.
• Вы всегда будете осведомлены о работе автономной отопительной системы вашего дома, при необходимости можете провести диагностику и отрегулировать ее.
• Чтобы снизить расход топлива, в каждый временной промежуток можно поддерживать в доме определенную температуру. Например, если днем в доме никого нет, то котел можно включить на минимальную мощность, а перед возвращением снова хорошо прогреть дом.

Самым перспективным считается погодозависимое управление отоплением. В этом случае устанавливается умный котел отопления, который помимо датчиков измерения комнатной температуры имеет внешний измеритель для оценки температуры воздуха за окном. Если на улице холодает, то котел сильнее нагревает теплоноситель, при потеплении степень нагрева уменьшается.

Цели и задачи

• Реализация оптимальных режимов теплоснабжения за счет ведения функций автоматического управления котельным оборудованием и автоматического регулирования технологических параметров, в том числе за счет поддержания температурного графика теплоснабжения
• Предотвращение или снижение ущерба от аварий вследствие оперативного выявления мест возникновения и характера аварий и, следовательно, сокращение времени на их локализацию, ликвидацию и устранение их последствий
• Вывод на экраны диспетчерского пункта достоверной и своевременной технологической информации для ведения оперативного контроля и управления оборудованием, а также вывод ретроспективной технологической информации для возможности анализа, оптимизации и планирования работ по эксплуатации оборудования котельной и его ремонтов
• Снижение непроизводственных расходов из-за «недоучета» и сверхнормативного потребления энергоресурсов за счет их автоматизированного коммерческого/технического учета
• Снижение производственных издержек вследствие:
• экономии топлива и сокращения вредных выбросов в атмосферу за счет оптимизации управления процесса горения топлива (оптимизация соотношения топливо-воздух) с корректировкой по содержанию СО в дымовых газах
• экономии электроэнергии за счет регулирования частоты вращения двигателей насосов, вентиляторов дымососов (при использовании частотно-регулируемых приводов)
• экономии теплоресурсов за счет оптимизации процесса теплоснабжения, в том числе за счет ведения коррекции отпускаемой тепловой энергии по температуре наружного воздуха (температурный график)
• снижения количества аварийных ситуаций, продолжительности вынужденных простоев оборудования и затрат на его ремонт за счет устранения «человеческого фактора» при управлении технологическим оборудованием и автоматической диагностике всех элементов системы
• снижения затрат на сервисное обслуживание системы в целом благодаря унификации решения, использованию однотипных аппаратных и программных средств
• оптимизации загрузки оборудования и процесса планирования ремонтов вследствие наличия в системе информации по наработке оборудования
• снижения ненормативных расходов (потерь, небалансов) энергоресурсов за счет ведения коммерческого учета отпускаемых и потребляемых энергоресурсов, своевременного и быстрого обнаружения, локализации и устранения аварийных ситуаций
• Снижение производственных издержек вследствие: экономии топлива и сокращения вредных выбросов в атмосферу за счет оптимизации управления процесса горения топлива (оптимизация соотношения топливо-воздух) с корректировкой по содержанию СО в дымовых газах
• экономии электроэнергии за счет регулирования частоты вращения двигателей насосов, вентиляторов дымососов (при использовании частотно-регулируемых приводов)
• экономии теплоресурсов за счет оптимизации процесса теплоснабжения, в том числе за счет ведения коррекции отпускаемой тепловой энергии по температуре наружного воздуха (температурный график)
• снижения количества аварийных ситуаций, продолжительности вынужденных простоев оборудования и затрат на его ремонт за счет устранения «человеческого фактора» при управлении технологическим оборудованием и автоматической диагностике всех элементов системы
• снижения затрат на сервисное обслуживание системы в целом благодаря унификации решения, использованию однотипных аппаратных и программных средств
• оптимизации загрузки оборудования и процесса планирования ремонтов вследствие наличия в системе информации по наработке оборудования
• снижения ненормативных расходов (потерь, небалансов) энергоресурсов за счет ведения коммерческого учета отпускаемых и потребляемых энергоресурсов, своевременного и быстрого обнаружения, локализации и устранения аварийных ситуаций
• прямой экономии денежных средств за счет внедрения «безлюдной» технологии (возможности работы котельной без эксплуатационного персонала).

Архитектура

АСУ ТП котла представлена четырьмя иерархическими уровнями.

В 1-й (нижний) уровень входят датчики измеряемых аналоговых и дискретных сигналов, исполнительные устройства, включающие в себя запорную и регулирующую арматуру, сборки РТ30.

Во 2-ой (средний) уровень входят шкафы управления горелками котла.

В 3-й (средний) уровень системы входят: микропроцессорные контроллеры технологических защит, дистанционного управления, автоматического регулирования и информационной подсистемы.

В 4-й (верхний) уровень системы входят:

• автоматизированные рабочие места машиниста со 100%-ной взаимозаменяемостью по своим функциональным возможностям (функции станции оператора могут быть совмещены с функциями серверов)
• автоматизированное рабочее место системного инженера – СИ, функционально позволяющее выполнять работы по сопровождению АСУ ТП
• принтер для вывода на печать протоколов событий, режимных листов, сменных ведомостей, и т.д.

Лучшие производители систем автоматики и безопасности котлов

Лучшими производителями систем автоматики для бытовых котлов на российском рынке считаются компании: Овен, Орион, Eurosit, Nech st24 wpa 120, Honeywell и Atos wpa 120.

Овен

Автоматика для котлов ОВЕН функционирует с применением контроллеров ОВЕН ПЛК с ТРМ составляют комплекс защиты и управления запорно-регулирующей арматурой и клапанами, что обеспечивает экономное ведение процесса сгорания топлива и энергоэффективность агрегатов, как одноконтурных, так и двухконтурных.

Приборы, оснащены интерфейсами связи RS485/RS232 позволяющие интеграцию в общую автоматизированную систему, нескольких объектов управления и защиты, при работе на нескольких отопительных котлах.

Орион

Автоматика “Орион ” механического типа для котлов на газовом топливе. Укомплектована электрическим датчиком тяги и системой розжига пьезоэлектрического типа. Защита котла осуществляется при отрыве факела и низком давлении тяги. Автоматическое регулирование происходит по параметру низкой температуры обратного теплоносителя. В этом случае по сигналу от датчика температуры клапан-регулятор увеличивает расход газа на горелку и, наоборот, при высокой температуре воды в отопительном контуре, расход газа уменьшается.

Eurosit

Евросит 630 – итальянская газовая автоматики для котлоагрегата с энергонезависимым клапаном, модуляционным термостатом и функцией запуска горелочного устройства, запускается в работу ручным способом, нажимом на шайбу-регулятор электромагнитного клапана, после чего газ поступает к запальнику.

После розжига запальника термодатчик создает напряжение, достаточное для удержания клана открытым и выхода его на рабочую мощность. Безопасность работы агрегата обеспечена отсечкой газа при превышении Т теплоносителя, перекрывая газа на факел, останавливая дутьевой вентилятор и циркуляционный насос.

Nech st24 wpa 120

Польская автоматика для группы твердотопливных и газовых котлов в комплекте с управлением работой дутьевым вентилятором и циркуляционным электронасосом для внутридомовой отопительной системы.

Блок управления устанавливается на корпусе котлоагрегата. Контроллером задается температура внутреннего воздуха в помещении, дальше котел частного дома работает в автоматическом режиме, исполнительными механизмами служат газовый клапан-регулятор, дутьевой вентилятор и центробежный насос.

Панель управления имеет ЖК-дисплей с визуализацией процессов нагрева теплоносителя и параметров работы котла.

Honeywell

Автоматика германского производства Honeywell считается самой надежной и эффективной, способна выполнять регулировку теплоносителя в диапазоне температур от 40 до 90 С. Защита котла происходит по параметрам: низкое давление газа, отрыв факела и низкая температура теплоносителя.

Цена на комплект очень высокая, что снижает его привлекательность. Поэтому в последнее производитель стал выпускать комплектацию эконом-класса.

 Atos wpa 120

Еще одна польская система автоматики, в основном идет в комплекте к твердотопливному котлу Tech ST-24 с вентилятором WPA 120.

Микропроцессорный регулятор контролирует и управляет температурой нагрева подающего теплоносителя, работой дутьевого вентилятора и циркуляционного насоса и сигнализирует об аварийной ситуации при работе котла.

Командный контроллер ATOS для газовых котлов имеет встроенную систему АНТИ-СТОП, которая подачу газа на котел в летний период, и автоматически включает каждые две недели на 30-50 сек, чтобы предотвратить коррозионные процессы и заклинивание центробежного циркуляционного насоса.

Автоматика безопасности

Автоматика безопасности

Системы автоматики безопасности и автоматического регулирования

Автоматика безопасности котлов. Обучение персонала котельной специалистами нашей фирмы работе новой автоматики безопасности котлов посмотреть

Автоматика безопасности. Для чего она необходима?

Мы все знаем, что газ – как природный, так и сжиженный – вещество взрывоопасное. Поэтому производители газовых отопительных котлов делают все, чтобы максимально повысить безопасность эксплуатации их оборудования. Умная автоматика сразу отключит прибор в нештатной ситуации.

Что обязательно должно входить в систему безопасности газовых котлов, и как эта система работает?

Автоматика безопасности обязана предотвратить аварийные ситуации, могущие привести к разрушению оборудования котельной, травмам и гибели персонала. Разработан целый набор определенных датчиков, с помощью которых осуществляется контроль за давлением воды и пара , за наличием факела на горелке , за температурой воды на выходе, за уровнем воды в паровом котле . При превышении опасных пределов датчики передают сигнал на устройство оповещения, которое сигнализирует звуковой и световой сигнализацией с последующим отключением напряжения на электромагнитном клапане. Отключение напряжения на электромагнитном клапане ведет к закрытию клапана и прекращению подачи газа на горелки.

Автоматика безопасности. Схема работы.

Датчики системы автоматики безопасности любого газового оборудования работают по соответствующей схеме:

Первичный датчик ⇒ промежуточное реле времени ⇒ светозвуковая сигнализация ⇒ предохранительный запорный клапан.

В устройстве каждого датчика имеется электропроводящий контакт , который замыкает электрическую цепь и передает сигнал на управляющее реле . В одном случае замыкание происходит водой, в другом – посредством мембраны, находящейся под избыточным давлением. На горелках так же используются фотодатчики, отслеживающие наличие пламени.

Автоматика безопасности контролирует необходимые параметры и при их нарушении прекращает подачу газа в топку котла.

Контроль осуществляется по параметрам:

• Погасание факела на горелках.
• Повышение давления пара на паровом котле.
• Повышение температуры воды на выходе водогрейного котла.
• Повышение или понижение давления газа перед горелками.
• Понижение давления воздуха перед горелками.
• Понижение разряжения в топке.
• Повышение или понижение уровня воды в паровом котле сверх допустимого.
• Отключение всех циркуляционных насосов водогрейного котла.
• Отключение электроэнергии.

Наши Контакты

Наша организация выполняет работы по проектированию, монтажу, техобслуживанию, наладке систем автоматики безопасности и систем автоматического регулирования любой сложности в г.Днепр и Днепропетровской области. Производим поверку контрольно- измерительных приборов любого типа.

Для проведения работ мы имеем все соответствующие документы, выданные государственными органами. А также аттестованные государственными органами контроля, лаборатории.

Контактное лицо

Руководитель отдела КИП и А теплотехнического оборудования

ОХОТНИК Анатолий Михайлович

тел.: + 380 50-947-04-91, +380 96-841-07-55

Форма обратной связи. (Задайте вопрос, оставьте свои координаты, отправьте сообщение – и мы свяжемся с Вами в ближайшее время.)