Automatización de plantas de calderas: descripción, dispositivo y circuito

Para la regulación y optimización del funcionamientounidades de caldera, equipos técnicos comenzaron a utilizarse incluso en las etapas iniciales de la automatización de la industria y la producción. El nivel actual de desarrollo de esta dirección permite mejorar significativamente la rentabilidad y la fiabilidad de los equipos de la caldera, para garantizar la seguridad y la intelectualización del trabajo del personal de mantenimiento.

Objetivos y objetivos

Sistemas modernos de automatización de calderaspuede garantizar un funcionamiento sin problemas y eficiente del equipo sin la intervención directa del operador. Las funciones de una persona se reducen a la supervisión en línea de la operabilidad y los parámetros de todo el conjunto de dispositivos. La automatización de las salas de calderas resuelve las siguientes tareas:

• Arranque y parada automáticos de unidades de caldera.
• Control de potencia de la caldera (control en cascada) según la configuración inicial preestablecida.
• Control de bombas de alimentación, control de niveles de refrigerante en los circuitos de trabajo y consumo.
• Parada de emergencia y activación de dispositivos de señalización, si los valores de operación del sistema exceden los límites especificados.

Objeto de automatización

Equipo de caldera como objeto de regulaciónes un sistema dinámico complejo con un conjunto de parámetros de entrada y salida interrelacionados. La automatización de las salas de calderas se complica por el hecho de que en las unidades de vapor hay tasas muy altas de flujo de procesos tecnológicos. Las principales cantidades reguladas incluyen:

• flujo y presión del refrigerante (agua o vapor);
• descarga en el horno;
• nivel en el tanque de alimentación;
• en los últimos años, se imponen mayores requisitos medioambientales a la calidad de la mezcla de combustible que se está preparando y, como consecuencia, a la temperatura y composición de los productos de humo.

Niveles de automatización

El grado de automatización se especifica en el diseñocaldera o durante la revisión general / reemplazo del equipo. Puede estar en el rango desde el control manual de acuerdo con las lecturas de la instrumentación hasta el control completamente automático según los algoritmos dependientes del clima. El nivel de automatización está determinado principalmente por el propósito, la capacidad y las características funcionales del funcionamiento del equipo.

Automatización moderna del funcionamiento de la planta de calderasimplica un enfoque integrado: los subsistemas para monitorear y regular los procesos tecnológicos individuales se combinan en una sola red con administración de grupos funcionales.

Estructura general

La automatización de las casas de calderas se basa enesquema de control de dos niveles. El nivel (campo) más baja son los dispositivos de automatización locales basados ​​en microcontroladores programables que implementan la protección técnica y el bloqueo, la configuración de ajuste y cambio, convertidores primarios de cantidades físicas. Aquí el mismo rango y equipos para la conversión, la codificación y la transmisión de información de datos.

El nivel superior se puede representar en la formaun terminal gráfico integrado en el gabinete de control o la estación de trabajo automatizada de un operador sobre la base de una computadora personal. Aquí se muestra toda la información proveniente de los microcontroladores de bajo nivel y los sensores del sistema, y ​​se ingresan los comandos operativos, los ajustes y la configuración. Además de despachar el proceso, se resuelven las tareas de optimizar los modos, diagnosticar el estado técnico, analizar indicadores económicos, archivar y almacenar datos. Si es necesario, la información se transfiere a un sistema de gestión empresarial general (MRP / ERP) o una solución.

Automatización de equipos de calderas

El mercado moderno está ampliamente representado comodispositivos y dispositivos separados, y conjuntos de automatización de la producción nacional e importada para calderas de vapor y agua caliente. Los medios de automatización incluyen:

• control de encendido y equipo de control de llama, que inicia y controla el proceso de combustión de combustible en la cámara de combustión de la caldera;
• sensores especializados (medidores de tensión, temperatura, presión, analizadores de gases, etc.);
• actuadores (válvulas de solenoide, relés, servoaccionamientos, convertidores de frecuencia);
• paneles de control para calderas y equipos de caldera en general (consolas, esquemas mnemotécnicos sensoriales);
• armarios de conmutación, líneas de comunicación y fuente de alimentación.

Al elegir los medios técnicos de control y monitoreo, se debe prestar la mayor atención a la automatización de la seguridad, que excluye la ocurrencia de situaciones de emergencia y emergencia.

Subsistemas y funciones

Cualquier esquema de automatización de la sala de calderas incluyesubsistema de control, regulación y protección. La regulación se lleva a cabo mediante el mantenimiento de la óptima modo de combustión Especificación de vacío en el horno, el flujo de aire primario y los parámetros de calor (temperatura, presión, caudal). El subsistema de monitoreo muestra los datos reales sobre el funcionamiento del equipo en la interfaz hombre-máquina. Dispositivos de protección garantizan la prevención de accidentes en la alteración de las condiciones normales de funcionamiento, el suministro de luz, el sonido o la parada de calderas con motivos de bloqueo (para pantallas gráficas, gráfico, escudo).

Protocolos de comunicación

Automatización de plantas de calderas basadas enlos microcontroladores minimizan el uso de circuitos de relé y líneas de control en el esquema funcional. Para la comunicación entre los niveles superior e inferior del sistema de control automático, la transferencia de información entre sensores y controladores, una red industrial con una determinada interfaz y un protocolo de transferencia de datos se utiliza para traducir comandos a actuadores. Los estándares Modbus y Profibus son los más ampliamente utilizados. Son compatibles con la mayoría de los equipos utilizados para automatizar las instalaciones de suministro de calor. Se distinguen por altos indicadores de fiabilidad de la transferencia de información, principios de funcionamiento simples y comprensibles.

Ahorro de energía y efectos sociales de la automatización

La automatización de las salas de calderas excluye por completola posibilidad de accidentes con la destrucción de estructuras de capital, la muerte del personal de servicio. El sistema de control automatizado es capaz de garantizar el funcionamiento normal del equipo durante todo el día, lo que minimiza la influencia del factor humano.

A la luz del continuo aumento en los precios del combustiblerecursos no es el último valor tiene un efecto de ahorro de energía de la automatización. Los ahorros de gas natural que alcanzan hasta el 25% para una temporada de calefacción son proporcionados por:

• relación óptima de "gas / aire" en la mezcla de combustible en todos los modos de funcionamiento de la sala de calderas, corrección del nivel de oxígeno en los productos de combustión;
• posibilidad de ajuste individual no solo de calderas, sino también de quemadores de gas;
• regulación no solo de la temperatura y la presión del refrigerante en la entrada y salida de las calderas, sino también teniendo en cuenta los parámetros ambientales (tecnologías dependientes del clima).

Además, la automatización permite la implementación de algoritmos de calefacción eficientes en energía para locales no residenciales o edificios no utilizados los fines de semana y días festivos.