Опыт автоматизации котлов ПТВМ-30М

К.т.н. А.В. Исаков, главный инженер, ООО КБ «АГАВА», г. Екатеринбург

Введение

Посреди водогрейных котлов средней мощности одними из часто встречающихся в Рф и на постсоветском пространстве являются водотрубные газомазутные котлы типа КВ-ГМ-35-150М, известные также как ПТВМ-30М (модернизированные), ПТВМ-30 (стандартные), ТВГМ-30 (самая 1-ая модификация). Котлы выпускаются серийно с 1960 г, и в текущее время фактически в каждой котельной термический мощностью более 30 МВт имеется один либо несколько таких котлов.

С возникновением современных систем автоматизации котлового оборудования животрепещущей становится задачка модернизации систем автоматики данных котлов. Внедренная еще в 70-80-х гг прошедшего века котельная автоматика кардинально не соответствует требованиям имеющихся на сегодня СНиП и правил безопасности. Не производятся требования контроля плотности газовых блоков, автоматического (без роли оператора) розжига горелок котла, автоматического регулирования характеристик. Обычно, все системы работают в ручном режиме, что полностью неприемлимо по требованиям безопасности. Не считая того, ручное регулирование мощности котла и характеристик горения (соотношения горючее/воздух) приводит к неэффективному использованию горючего в режимах излишка либо недочета воздуха для горения.

Главные требования к системам автоматики котла

Автоматика котла ПТВМ-30М при работе на газовом горючем в согласовании с управлением по эксплуатации, правилами безопасности ПБ 12-529-03 и ПБ 10-574-03, СНиП 11-35-76 должна обеспечивать:

■ автоматическую проверку плотности газовых клапанов;

■ автоматический розжиг горелок котла;

■ защитное отключение при повышении/снижении давления газа перед горелкой, давления воды на выходе котла;

■ защитное отключение при снижении давления воздуха перед горелкой, разряжения в топке, расхода воды через котел;

■ защитное отключение при погасании факела в топке;

■ защитное отключение при прекращении подачи электроэнергии либо исчезновении напряжения на устройствах дистанционного и автоматического управления и средствах измерения;

■ послеаварийную вентиляцию топки более 10 мин.

Не считая реализации всех неотклонимых требований автоматика делает:

■ автоматическое регулирование мощности котла;

■ автоматическое плавное регулирование соотношения горючее/воздух, разрежения в топке котла, температуры воды, поступающей на вход котла;

■ управление и защиту котла при работе на запасном водянистом горючем.

Особенностями конструкции котла ПТВМ-30М по сопоставлению с котлами других типов являются:

— размещение горелок (6 шт.) — по три горелки на боковых сторонах топки в два ряда;

— две горелки нижнего ряда, обычно расположенные на искосок друг от друга, являются растопочными (т.е. имеют свои запальные горелки для розжига главных), а другие горелки разжигаются от факелов растопочных горелок;

— наличие 2-ух дутьевых вентиляторов подачи воздуха на горелки и 2-ух либо 1-го дымососа.

Огромное количество частей котла, подлежащих управлению автоматикой безопасности и регулирования, несколько режимов работы котла подразумевают применение разных схем автоматизации котла. Сначала состав системы автоматики определяется: схемой газового тракта котла, методом управления горелками и вариантом регулирования соотношения горючее/воздух.

Опыт автоматизации котлов ПТВМ-30М

Исходя из расположения трубопроводов газа и количества отсечных клапанов горелок котла, наибольшее распространение получили последующие газовые схемы:

1. С одним общим первым по ходу газа отсечным клапаном и запорно-регулирующим клапаном по газу перед горелками, как показано на рис. 1;

2. С 2-мя отсечными клапанами по газу на каждую горелку (2-ой по ходу газа клапан является запорно-регулирующим для обеспечения плавного розжига горелки), как показано на рис. 2.

Опыт автоматизации котлов ПТВМ-30М

Выбор той либо другой газовой схемы определяется удобством и возможностью установки и эксплуатации клапанов на горизонтальном участке около горелок котла, также оптимизацией издержек на приобретение отсечного оборудования. Потому что регулирование мощности котла производится заслонкой на общем участке трубопровода перед каждой горелкой желательно устанавливать привод, обеспечивающий плавное открытие заслонки газа перед горелкой котла для обеспечения бесхлопкового (безударного) розжига в согласовании с программно-аппаратным устройством для плавного розжига горелки.

Регулирование мощности котла производится как регулятором газа, расположенном на общем участке газопровода котла, так и количеством присоединенных горелок. Разные методы управления горелками предугадывают как стопроцентно автоматическое подключение/отключение горелок автоматикой при регулировании котла, так и автоматическое подключение/отключение горелок по выбору оператора зависимо от требуемой нагрузки котла.

Автоматическое регулирование мощности для исключения температурных перекосов в топке котла производится парным подключением/отключением горелок. Растопочные горелки всегда находятся в работе, потом по мере надобности автоматом разжигаются горелки нижнего яруса от пламени горелок, расположенных на обратной стороне топки котла, последними разжигаются горелки верхнего яруса. Отключение горелок производится в оборотной последовательности. Автоматический режим работы котла позволяет стопроцентно исключить оператора из процесса розжига горелок.

Автоматическое подключение/отключение горелок производится оператором при необходимости. Количество работающих горелок выбирается из меню контроллера, подключение/отключение горелок производится автоматом.

Варианты регулирования соотношения горючее/воздух предугадывают или общее управление подачей воздуха на горелки, или регулирование персонально по каждой горелке.

Вариант 1. При общем регулировании в память контроллера заводятся таблицы соотношения горючее/воздух для общего регулятора по газу и частотных преобразователей (ЧП) движков вентиляторов либо электроисполнительных однооборотных устройств (МЭО) направляющих устройств вентиляторов для поддержания данного давления воздуха на общем участке воздуховода. Таблицы соотношения вводятся в контроллер для каждой композиции работающих горелок. Данный вариант является более обширно используемым, т.к. не просит реконструкции имеющихся воздуховодов котла и отлично работает на горелках с схожим либо близким спектром регулирования.

Вариант 2. Регулирование соотношения горючее/воздух (личное на каждой горелке) производится локальным регулятором соотношения, в который заносится таблица соотношения горючее/воздух для горелки с выдачей сигнала управления на частотно-регулируемый привод личного вентилятора горелки либо на МЭО заслонки по воздуху перед горелкой. При всем этом контроллер регулирует мощность котла с помощью общей заслонки по газу и подключением/отключением горелок, а за соотношение горючее/воздух отвечают локальные регуляторы. Данный вариант при использовании личных вентиляторов и ЧП на каждой горелке позволяет выполнить более точную настройку соотношения горючее/воздух горелки, за счет чего достигается экономия газа 3-5%.

Опыт внедрения

Описанный во 2-м варианте метод регулирования был реализован на одном из котлов ПТВМ-30М в г. Урай (Ханты-Мансийский автономный округ — Югра), при всем этом для более четкого поддержания соотношения горючее/воздух для регулирования использовались датчики перепада давления газа и воздуха и частотные преобразователи.

Конструктивно набор средств автоматики выполнен в виде 2-ух шифанеров КИП и А, в каких установлен контроллер и цифровые индикаторы (рис. 3). С целью исключения импульсных трубок, которые, как показал опыт эксплуатации, нередко засоряются, использованы измерители расхода и давления газа, воздуха и разрежения, устанавливаемые по месту.

Опыт автоматизации котлов ПТВМ-30М

Одним из компонент системы автоматики котла является АСУТП своей разработки: система мониторинга, сбора данных и визуализации технологических процессов. Система производит:

■ сбор и вывод на компьютер данных с контроллера управления котлом для отображения мнемосхемы котла;

■ архивирование данных с аналоговых датчиков системы;

■ аварийную и предупредительную сигнализацию.

Вид экрана 1-го из реализованных вариантов АСУТП для котла ПТВМ-30М представлен на рис. 4.

Опыт автоматизации котлов ПТВМ-30М

Типовой состав системы автоматики для управления котлом ПТВМ-30М и используемое оборудование:

— микропроцессорное устройство управления котлами, печами, сушилками;

— датчики давления газа, воздуха, разряжения;

— цифровые индикаторы и индикаторы положения заслонок и загрузки ЧП;

— датчики пламени горелки и запальника;

— регуляторы соотношения горючее/воздух;

— частотные преобразователи для управления движками вентиляторов, дымососов и рециркуляционных насосов;

— быстродействующие электрические клапаны и запорно-регулирующие клапаны.

По отзывам эксплуатирующей организации, благодаря проведенным мероприятиям при розжиге котла деяния оператора сведены к минимуму, а информативность по рабочим характеристикам котлоагрегата максимальна. Горелки в автоматическом режиме разжигаются очень плавненько, без хлопков (в 2008 г. при розжиге котла ПТВМ-30М № 1 в г. Урай стоящие в нескольких метрах от котла члены приемочной комиссии даже не увидели, когда котел разжегся).

При использовании ЧП для управления движками дымососов и вентиляторов и рециркуляционного насоса достигается более высочайшее качество регулирования данных характеристик, увеличивается рабочий ресурс движков. Экономия электроэнергии при частотном регулировании движков составила около 20%. ЧП защищает движки от перегрузок, перегрева, пониженного напряжения, перенапряжения, что может происходить, к примеру, при подклинивании подшипников, при понижении сопротивления изоляции обмоток мотора либо силового кабеля.

Качество регулирования соотношения горючее/воздух позволяет спаливать газ с хорошим излишком воздуха, тем, повышая КПД агрегата. В итоге было достигнуто значение КПД 93% (горючее — природный газ). При изменении температуры воздуха на горение автоматом корректируются таблицы соотношения горючее/воздух.

Следует также отметить, что проверку работы системы безопасности стало вероятным проводить без остановки котла.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

recuperatio.ru