Automatització de calderes: descripció, dispositiu i circuit

Per regular i optimitzar el funcionament de les unitats de calderes, es van començar a utilitzar mitjans tècnics fins i tot en les etapes inicials d'automatització de la indústria i la producció. El nivell actual de desenvolupament d'aquesta direcció permet augmentar significativament la rendibilitat i la fiabilitat dels equips de calderes, per assegurar la seguretat i la intel·lectualització del treball del personal de manteniment.

Objectius i objectius

Els sistemes moderns d'automatització de calderes poden garantir un funcionament sense problemes i un funcionament eficaç sense intervenció directa de l'operador. Les funcions d'una persona es redueixen a la monitorització en línia de l'operativitat i els paràmetres de tot el conjunt de dispositius. L'automatització de sales de calderes soluciona les següents tasques:

• Iniciació i parada automàtica d'unitats de calderes.
• Control de potència de la caldera (control en cascada) d'acord amb la configuració inicial preestablerta.
• Control de bombes d'alimentació, control dels nivells de refrigerant en els circuits de treball i consum.
• Parada d'emergència i activació de dispositius de senyalització, si els valors operatius del sistema superen els límits especificats.

Objecte d'automatització

L'equip de calderes com a objecte de regulació és un sistema dinàmic complex amb multitud d'paràmetres d'entrada i sortida interrelacionats. L'automatització de les calderes es complica pel fet que a les unitats de vapor hi ha taxes de flux molt elevades de processos tecnològics. Els principals valors regulats inclouen:

• Flux i pressió del refrigerant (aigua o vapor);
• Alta al forn;
• Nivell a l'embassament de nutrients;
• En els últims anys, s'imposa un augment dels requisits ambientals sobre la qualitat de la mescla de combustible que es prepara i, en conseqüència, sobre la temperatura i la composició dels productes fums.

Nivells d'automatització

El grau d'automatització s'especifica en dissenyar la sala de calderes o en revisar / reemplaçar equips. Pot estar en el rang de control manual segons els instruments de testimoni per a un control totalment automàtic d'acord amb algoritmes dependents del temps. El nivell d'automatització es determina principalment pel propòsit, capacitat i característiques funcionals del funcionament de l'equip.

L'automatització moderna de la caldera implica un enfocament integral: els subsistemes de seguiment i regulació de processos tecnològics individuals es combinen en una única xarxa amb gestió funcional del grup.

Estructura general

L'automatització de les calderes es basa en un esquema de control de dos nivells. El nivell inferior (camp) inclou dispositius d'automatització locals basats en microcontroladors programables que implementen protecció tècnica i enclavament, ajust i modificació de paràmetres, convertidors primaris de quantitats físiques. També s'inclouen aquí els equips destinats a la transformació, codificació i transmissió de dades d'informació.

El nivell superior es pot representar com un terminal gràfic incorporat al gabinet de control o l'estació de treball automatitzada de l' operador a partir d'un ordinador personal. Tota la informació dels microcontroladors de nivell inferior i els sensors del sistema es mostra aquí, i s'introdueixen comandaments operatius, ajustos i configuracions. A més d'enviar el procés, es resolen tasques d'optimització de modes, diagnòstic de la condició tècnica, anàlisi d'indicadors econòmics, arxiu i emmagatzematge de dades. Si és necessari, la informació es transfereix al sistema general de gestió empresarial (MRP / ERP) o al pagament.

Automatització d'equips de calderes

El mercat modern està àmpliament representat tant per dispositius i dispositius separats com per conjunts d'automatització de producció nacional i importada per a calderes de vapor i aigua calenta. Els mitjans d'automatització inclouen:

• Equips de control per a l'encesa i presència d'una flama, desencadenant i controlant la combustió del combustible a la cambra de combustió de la caldera;
• Sensors especialitzats (tensions, temperatura, pressió, analitzadors de gasos, etc.);
• Actuadors (vàlvules solenoides, relés, servomotors, convertidors de freqüència);
• Panells de control per a calderes i equips de calderes (consoles, esquemes sensorials mnemòtics);
• Armaris de commutació, línies de comunicació i font d'alimentació.

En triar els mitjans tècnics de control i seguiment, s'ha de prestar més atenció a l'automatització de la seguretat, que exclou l'aparició de situacions d'emergència i d'emergència.

Subsistemes i funcions

Qualsevol esquema d'automatització de la caldera inclou subsistemes de control, regulació i protecció. La regulació es realitza mantenint el mode de combustió òptim ajustant la descàrrega del forn, el flux d'aire primari i els paràmetres del refrigerant (temperatura, pressió, flux). El subsistema de monitoratge mostra les dades reals sobre el funcionament dels equips a la interfície humans-màquina. Els dispositius de protecció garanteixen la prevenció de situacions d'emergència en cas de violació de les condicions de funcionament normals, el subministrament d'un senyal de llum o de so o la parada de les unitats de calderes amb una fixació de la causa (en una pantalla gràfica, diagrama mnemònic, escut).

Protocols de comunicació

L'automatització de plantes de calderes basades en microcontroladors minimitza l'ús de circuits de relé i línies de control en l' esquema funcional . Per a la comunicació entre els nivells superior i inferior del sistema de control, la transferència d'informació entre sensors i controladors, una xarxa industrial amb certa interfície i un protocol de transferència de dades, s'utilitza per traduir ordres als actuadors. Els estàndards Modbus i Profibus són els més utilitzats. Són compatibles amb la major part dels equips que s'utilitzen per automatitzar les instal·lacions de subministrament de calor. Es distingeixen pels alts indicadors de fiabilitat de la transferència d'informació, principis senzills i comprensibles de funcionament.

Efectes energètics i efectes socials de l'automatització

L'automatització de les calderes exclou completament la possibilitat d'accidents amb la destrucció d'estructures de capital, la mort del personal de servei. El sistema de control automatitzat és capaç de garantir el funcionament normal de l'equip tot el dia, minimitzant la influència del factor humà.

A la llum de l'augment continu dels preus dels recursos de combustible, l'efecte d'estalvi energètic de l'automatització no és el menys important. Els estalvis de gas natural, que arriben fins al 25% per a una temporada de calefacció, són proporcionats per:

• Relació òptima de "gas / aire" en la barreja de combustible en tots els modes de funcionament de la sala de calderes, correcció del nivell d'oxigen en els productes de combustió;
• La possibilitat d'ajustar individualment no només calderes, sinó també cremadors de gas;
• Regulació no només de la temperatura i la pressió del refrigerant a l'entrada i sortida de les calderes, sinó també tenint en compte els paràmetres ambientals (tecnologies que depenen del temps).

A més, l'automatització permet la implementació d'un algorisme de calefacció energèticament eficient per a locals o edificis no residencials que no s'utilitzen els caps de setmana i festius.