Sistema di automazione per caldaie a vapore e acqua calda della caldaia di JSC "Roslavl VRZ"

Obiettivi e traguardi

I moderni sistemi di automazione delle caldaie sono in grado di garantire un funzionamento senza problemi ed efficiente delle apparecchiature senza l'intervento diretto dell'operatore. Le funzioni umane sono ridotte al monitoraggio online dello stato di salute e dei parametri dell'intero complesso di dispositivi. L'automazione della casa della caldaia risolve le seguenti attività:

• Avvio e arresto automatico delle caldaie.
• Regolazione della potenza della caldaia (controllo in cascata) in base alle impostazioni primarie specificate.
• Controllo della pompa booster, controllo dei livelli del liquido di raffreddamento nei circuiti di lavoro e di consumo.
• Arresto di emergenza e attivazione dei dispositivi di segnalazione in caso di valori di funzionamento dell'impianto fuori dai limiti impostati.

  

Oggetto di automazione

L'attrezzatura della caldaia come oggetto di regolazione è un sistema dinamico complesso con molti parametri di ingresso e uscita interconnessi. L'automazione delle caldaie è complicata dal fatto che le velocità dei processi tecnologici sono molto elevate nelle unità a vapore. I principali valori regolamentati includono:

• portata e pressione del vettore di calore (acqua o vapore);
• scarico nel focolare;
• il livello nel serbatoio di alimentazione;
• Negli ultimi anni sono stati imposti maggiori requisiti ambientali sulla qualità della miscela di carburante preparata e, di conseguenza, sulla temperatura e sulla composizione dei prodotti dei fumi.

Regolazione automatica delle caldaie ausiliarie marine

Informazione Generale

Se le caldaie a tubi di fumo con un'elevata capacità di accumulo sono in una certa misura suscettibili di controllo manuale, nelle moderne caldaie a tubi d'acqua, reagendo a deviazioni molto piccole nelle modalità, tale regolazione è molto difficile e porta a grandi perdite di calore.
Durante il funzionamento della caldaia, è molto importante mantenere i valori nominali di parametri di qualità come la pressione del vapore, il livello dell'acqua nella caldaia, la pressione e la temperatura del carburante, il rapporto dell'aria in eccesso, ecc. Un eccesso di acqua nella caldaia riduce la produzione di vapore, porta al trabocco di acqua nella linea del vapore e la perdita di acqua porta a bruciatura dei tubi, rottura delle giunture, comparsa di crepe, ecc. L'uso di dispositivi di controllo automatico per le caldaie ausiliarie, insieme ai vantaggi generali dell'automazione, elimina gli svantaggi elencati del controllo manuale ...

Sono soggetti a regolazione i seguenti parametri principali della caldaia: livello acqua; pressione del vapore; il rapporto aria-carburante, ad es. il rapporto tra la quantità di carburante bruciato e l'aria.

Regolazione del livello dell'acqua con regolatore ad azione diretta

Il circuito di controllo è mostrato in Fig. 114. Il valore controllato è il livello del liquido nel serbatoio, che dipende dall'effetto di disturbo (l'afflusso di liquido nel serbatoio). L'impatto viene registrato dall'elemento di misura (galleggiante) e viene trasmesso attraverso l'attuatore (organo) all'organo di regolazione (valvola). Quest'ultimo copre o apre la linea di scarico. Un tale sistema di controllo non richiede una fonte di energia esterna per muovere il corpo di regolazione (valvola). I regolatori di un tale sistema sono chiamati regolatori ad azione diretta o ad azione diretta.

I regolatori ad azione diretta hanno una sensibilità ridotta. Vengono utilizzati quando non è richiesta una precisione speciale.Il regolatore deve essere posizionato vicino all'oggetto della regolazione. Sono principalmente utilizzati nell'impianto di riscaldamento.

Se gli sforzi dell'elemento di misurazione (sensore) sono insufficienti, per amplificare l'impulso sviluppato dal sensore, uno speciale organo di amplificazione o amplificatore viene introdotto nel sistema di controllo automatico, utilizzando vari tipi di energia ausiliaria. In questo caso, il regolatore sarà chiamato regolatore indiretto.

Regolazione del livello dell'acqua con un regolatore indiretto

Un diagramma schematico del sistema di alimentazione automatica di una caldaia con un regolatore di livello dell'acqua termoidraulico è mostrato in Fig. 115.

Il controllo del livello termoidraulico viene effettuato dal funzionamento dell'elemento di misura (soffietto) e dell'elemento di regolazione (valvola), nonché l'elemento sensibile termoidraulico e l'interruttore della pompa di riserva. Un soffietto è un cilindro elastico di forma armonica con fondo cieco. Con una variazione di pressione nell'elemento sensibile termoidraulico, il fondo del soffietto, piegandosi da una parte o dall'altra, attraverso il sistema di elementi intermedi agisce sul corpo di regolazione. L'elemento termoidraulico (sensore) è costituito da due tubi inseriti l'uno nell'altro. Le estremità del tubo esterno sono collegate ermeticamente al tubo interno in modo che si formi uno spazio anulare tra loro, che viene riempito con acqua distillata. Il tubo interno è collegato allo spazio del vapore e dell'acqua della caldaia e il tubo esterno è collegato alla cavità del soffietto. L'asse dell'elemento sensibile è impostato con una certa inclinazione rispetto al livello dell'acqua nella caldaia, quindi, con una leggera variazione del livello dell'acqua nella caldaia, il livello nel tubo interno del sensore cambia in modo significativo. Quando il livello dell'acqua scende, il tubo interno si riempie di vapore, che cede calore all'acqua distillata nello spazio anulare, in quest'ultimo l'acqua evapora, il che porta ad un aumento della pressione e alla flessione del fondo del soffietto. Nel momento in cui il livello dell'acqua nella caldaia sale, i vapori dell'acqua distillata si condensano, la pressione che assorbe il soffietto cambia di nuovo. Per una migliore dissipazione del calore nell'ambiente, il tubo esterno dell'elemento sensibile (sensore) è nervato.

Il principio di funzionamento di questo sistema è il seguente. Con una diminuzione del livello dell'acqua nella caldaia, la pressione sul soffietto dell'elemento di misurazione aumenta e la valvola di controllo viene chiusa. Lo scarico dell'acqua dal sistema di alimentazione della caldaia nella camera calda viene interrotto parzialmente o completamente e la quantità di acqua fornita alla caldaia dalla pompa di alimentazione elettrica aumenta. Se il livello dell'acqua nella caldaia si abbassa nonostante il funzionamento della pompa elettrica di alimentazione, la pompa vapore di riserva si attiva automaticamente. Il funzionamento della pompa di alimentazione in standby è controllato dal regolatore di attivazione. Il dispositivo del regolatore di commutazione è mostrato in Fig. 116. Sotto l'azione di una certa pressione sul soffietto (Fig. 116, a), la valvola 12 si apre e il vapore proveniente dalla caldaia entra nella scatola a spola della pompa di alimentazione. Per aumentare la sensibilità del regolatore di attivazione della pompa, al posto della tenuta stelo, è montato nel suo corpo un secondo soffietto 8. L'area attiva di questo soffietto e l'area di flusso della valvola 12 sono uguali, quindi, significative non sono necessari sforzi per spostare la valvola. Il regolatore viene regolato modificando la forza della molla utilizzando un dado. L'aria durante la regolazione viene rimossa attraverso il tappo. Il controllo manuale del regolatore può essere effettuato con la vite 7 e la leva angolare 5. Per proteggere la valvola di controllo da possibili intasamenti, nella linea è incluso un filtro. La condensa si accumula nei cilindri del vapore quando la pompa a pistone del vapore è inattiva. La pompa viene spurgata dai rubinetti 3 e 4 (vedi Fig.115) installati nelle cavità dei cilindri vapore della pompa.Al primo momento di funzionamento del regolatore, la pressione del vapore sulla pompa sarà insufficiente per il suo funzionamento, ma la pressione nella cavità del cilindro fornirà il sollevamento della valvola 16 (vedere Fig.116, b) e la condensa attraverso il foro 15 sarà rimosso dal cilindro nell'atmosfera. Quando la pompa di riserva è in funzione, la membrana di gomma 13 si piegherà sotto la pressione dell'acqua e, agendo sulla valvola attraverso l'asta 14, interromperà lo spurgo dei cilindri. Il regolatore di livello dell'acqua indiretto considerato è significativamente perfetto, fornendo una precisione di controllo sufficiente. Una maggiore affidabilità della regolazione è fornita dai regolatori del TsNII im. acad. A. I. Krylova.

Regolatore di alimentazione idraulica dell'Istituto centrale di ricerca intitolato all'accademico Krylov

Schema schematico del regolatore di alimentazione del TsNII im. acad. Krylov è mostrato in Fig. 117. Il sensore dell'elemento di misurazione (recipiente di condensa) 1 è collegato mediante tubazioni con lo spazio per l'acqua e il vapore della caldaia e con le cavità inferiore e superiore dell'elemento di misurazione 2. Il mezzo di lavoro utilizzato (acqua di alimentazione) nel regolatore viene pulito da un filtro. All'accensione del regolatore, una forza pari al peso della colonna di liquido, diretta dal basso verso l'alto e bilanciata dai pesi 9 e 10, agisce sulla membrana. A sua volta, tramite un sistema di leve, controlla l'amplificatore e il funzionamento della pompa di alimentazione azionata elettricamente e attiva anche il circuito di allarme e protezione al momento opportuno.

Il corpo di rinforzo del tipo a getto è collegato dal sistema di alimentazione della caldaia con le cavità del servomotore a pistone. Per aumentare la velocità dell'acqua e, di conseguenza, per aumentare la sua energia cinetica, è presente un ugello nell'alloggiamento dell'amplificatore. In caso di rotazione di un tubo oscillante, l'acqua scorre attraverso l'ugello nella cavità superiore o inferiore del servomotore, spostando il pistone. Il pistone attraverso un sistema di leve modifica le dimensioni dell'area di flusso della valvola di controllo dell'alimentazione.

Il feedback duro ripristina l'equilibrio dell'amplificatore, ovvero imposta il tubo oscillante dell'amplificatore nella posizione centrale più vicina, in cui l'acqua di lavoro viene scaricata attraverso il foro dell'alloggiamento dell'amplificatore in una scatola calda. La valvola di controllo di alimentazione 5 è trattenuta dal servomotore nella posizione in cui viene mantenuto il livello di funzionamento in caldaia.

La valvola di controllo può essere aperta e chiusa manualmente con la maniglia 13. Oltre ai regolatori idraulici indiretti del livello dell'acqua discussi sopra, le caldaie ausiliarie possono essere dotate di regolatori di potenza pneumatici ed elettromeccanici. I regolatori elettromeccanici sono i più utilizzati.

Regolatore di potenza elettromeccanico

Uno schema di un regolatore di potenza elettrica con un elemento di misura a membrana è mostrato in Fig. 118. Al variare del livello dell'acqua in caldaia, l'elemento sensibile termoidraulico esercita una diversa pressione impulsiva sulla membrana (non rappresentata in figura). La forza del diaframma trasmessa attraverso l'ago 4 alla leva 7, ad un normale livello dell'acqua, è bilanciata dalla molla di retroazione 6.

In questo caso l'elettropompa di alimentazione funziona normalmente. Quando il livello dell'acqua in caldaia diminuisce, la pressione idrostatica sulla membrana aumenta, l'ago fa ruotare la leva, il contatto centrale 2 si chiude con il contatto 3 e, tramite il relativo relè elettrico, aumenta le prestazioni dell'elettropompa.

Quando il livello dell'acqua sale, il contatto centrale si chiude con il contatto 1 e il relè elettrico riduce le prestazioni dell'elettropompa e, se necessario, la spegne. La pressione della molla di feedback viene regolata ruotando il rullo eccentrico 5, che è collegato ad un motore elettrico reversibile (servomotore) tramite un riduttore.A seconda di quale contatto di contatto 2 si chiude, la rotazione del servomotore fa ruotare il rullo eccentrico 5 in modo tale che la molla di retroazione faciliterebbe il ritorno del contatto 2 nella posizione centrale tramite la leva 7. I regolatori di questo tipo forniscono una precisione molto elevata nella regolazione del livello dell'acqua nella caldaia.

Controllo della pressione del vapore

Nelle caldaie ausiliarie, la pressione del vapore viene regolata modificando la quantità di combustibile bruciato e l'alimentazione d'aria, ad es. regolando il processo di combustione.

In base alla progettazione, i controller del processo di combustione sono suddivisi in meccanici, idraulici, pneumatici ed elettrici. I regolatori meccanici hanno un gran numero di trasmissioni meccaniche, sensibilità insufficiente e non vengono utilizzati nelle installazioni di caldaie navali. I regolatori pneumatici hanno trovato scarso utilizzo a causa della laboriosità della loro regolazione dovuta all'elevato numero di corpi di regolazione. Il principio di mantenere una pressione costante mediante il controllo idraulico della combustione è mostrato nel diagramma in Fig. 119.

Con un leggero aumento della pressione del vapore nella tubazione di impulso, il soffietto dell'elemento di misura si piega, l'ago 6 agisce sulla leva a due bracci e il tubo oscillante dell'amplificatore del getto viene spostato verso l'asse dell'ugello di ricezione sinistro. Nella cavità inferiore del servomotore la pressione aumenta portando il pistone 10 nella posizione superiore e, tramite un sistema di leve, chiude la valvola 1.

Allo stesso tempo, agendo sulla leva 9, l'alimentazione d'aria viene ridotta dal registro d'aria (il registro d'aria non è mostrato in Fig.119). Con una leggera diminuzione della pressione del vapore nella caldaia, si verifica il processo inverso. In caso di avaria del regolatore, la combustione può essere controllata manualmente con la manopola 8. In questo caso il servomotore e l'amplificatore vengono scollegati. Un tale schema per regolare la modalità di combustione, rispetto alla manutenzione convenzionale, consente di ottenere un notevole risparmio di carburante, poiché la quantità di carburante bruciato è mutuamente coerente con la quantità di aria che entra nel forno.

Dispositivi di controllo utilizzati nei sistemi di controllo automatico

I termometri a mercurio, che possono misurare temperature da 0 a + 500 ° C, hanno poca resistenza meccanica e le loro letture spesso sono in ritardo rispetto alle variazioni di temperatura effettive; sono usati raramente nei sistemi di controllo automatico.

I termometri a manometro per liquidi o gas mostrati in fig. 120 non presentano questi inconvenienti. Il palloncino termico 1 di un termometro liquido (Fig.120, a) viene riempito con un liquido facilmente evaporabile (acetone, clorometile o un gas inerte) e comunica con un manometro convenzionale 3 con l'aiuto di un tubo capillare 2, la scala di cui è laureato in ° C.

Il manometro è installato sul pannello di controllo e il bulbo è posto in un ambiente la cui temperatura sta cambiando. Con un aumento della temperatura del mezzo, la pressione nel cilindro aumenta e la freccia, ruotando di un certo angolo, mostra la temperatura reale.

La temperatura nel forno e nei fumi viene solitamente misurata con un termometro termoelettrico (termocoppia), mostrato in Fig. 120, b.

Una termocoppia è composta da due fili di materiali diversi, posti in una custodia di acciaio riempita di materiale isolante. Le estremità dei fili sono saldate. Quando la temperatura del mezzo cambia in fili dissimili, sorgono microcorrenti, che portano a un cambiamento nella posizione della freccia del galvanometro 3 collegata alle estremità libere dei fili. La scala del galvanometro è graduata in ° C.

La segnalazione e la protezione dei sistemi per la regolazione automatica del funzionamento delle caldaie ausiliarie viene eseguita utilizzando il relè applicato e altri dispositivi.

Un relè termico collegato tramite dispositivi elettrici con corpo regolatore e dispositivi per allarmi sonori e luminosi è mostrato in Fig. 121, a. Il termostato è un sensore per la temperatura limite dell'acqua o del vapore nelle caldaie. All'interno del tubo di ottone 3 sono installate due molle invar piatte (lega ferro-nichel) 5 molle con contatti 4. Viene impostata una certa distanza. Il corpo del termostato è avvitato nel raccordo installato sull'oggetto controllato. A causa del fatto che Invar ha un coefficiente di espansione lineare significativamente più basso, con un aumento della temperatura del mezzo, la molla non si allungherà fino a quando non verrà selezionato lo spazio tra essa e la spalla dell'asse 6. L'impulso verrà trasmesso al circuito elettrico.

Nei sistemi di controllo automatico delle caldaie, un foto relè viene utilizzato come sensore di combustione. Il foto relè è mostrato in Fig. 121, b.

Il principio di funzionamento del foto relè è quello di cambiare la resistenza elettrica della fotocellula 14 quando cambia il grado della sua illuminazione. I vetri 16, inseriti nell'alloggiamento del relè dal lato del focolare, sono un mezzo per proteggere la fotoresistenza. Il corpo del relè fotoelettrico 12 è fissato alla parte anteriore della caldaia con un manicotto 15. Un cavo è collegato alla fotoresistenza a semiconduttore 14 dalla rete di alimentazione attraverso un pressacavo 17 e un pannello isolante 13.

Il circuito del sistema di accensione del combustibile si interrompe quando il flusso luminoso della fiamma di combustione riduce la resistenza del semiconduttore. Quando la fiamma si rompe, la resistenza del conduttore aumenta bruscamente, il circuito di protezione viene attivato (le elettrovalvole sul sistema di alimentazione del combustibile e della caldaia sono chiuse) e il circuito di allarme viene attivato.

Nei sistemi di controllo elettrico per caldaie ausiliarie marine, viene utilizzato più comunemente un relè elettromagnetico.

Il relè elettromagnetico è mostrato in fig. 121, v. Nel caso del passaggio di corrente attraverso la bobina 8, il nucleo 10 attrae l'armatura 9 e chiude il contatto 11. In questo caso l'oggetto di controllo si accenderà. Quando la bobina è diseccitata, la molla di feedback 7 apre il contatto, cioè agisce sull'oggetto controllato. Un tale relè ha contatti normalmente aperti, ad es. contatti aperti in assenza di corrente.

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Livelli di automazione

Il grado di automazione viene impostato durante la progettazione di un locale caldaia o durante la revisione / sostituzione delle apparecchiature. Può variare dal controllo manuale basato sulle letture della strumentazione al controllo completamente automatico basato su algoritmi dipendenti dal clima. Il livello di automazione è determinato principalmente dallo scopo, dalla potenza e dalle caratteristiche funzionali del funzionamento dell'apparecchiatura.

La moderna automazione del funzionamento della caldaia implica un approccio integrato: i sottosistemi di controllo e regolazione dei singoli processi tecnologici sono combinati in un'unica rete con controllo del gruppo funzionale.

4.1. Principi di base dell'automazione della caldaia

Il funzionamento affidabile, economico e sicuro di una caldaia con un numero minimo di personale di manutenzione può essere effettuato solo in presenza di controllo termico, regolazione automatica e controllo dei processi tecnologici, segnalazione e protezione delle apparecchiature [8].

Le principali decisioni sull'automazione delle caldaie vengono prese nel processo di sviluppo di schemi di automazione (schemi funzionali). Gli schemi di automazione sono sviluppati seguendo la progettazione di schemi di ingegneria termica e il processo decisionale sulla scelta delle apparecchiature principali e ausiliarie del locale caldaia, la sua meccanizzazione e le comunicazioni di ingegneria termica. L'attrezzatura principale comprende un gruppo caldaia, aspiratori di fumo e ventilatori, e l'attrezzatura ausiliaria comprende un'unità di pompaggio e disaerazione, un impianto di trattamento chimico dell'acqua, un'unità di riscaldamento, una stazione di pompaggio della condensa, una stazione di distribuzione del gas, un olio combustibile (carbone) magazzino e rifornimento di carburante.

Lo scopo dell'automazione è conforme a SNiP II-35-76 (sezione 15 - "Automazione") e ai requisiti dei produttori di apparecchiature termomeccaniche.

Il livello di automazione delle caldaie dipende dai seguenti principali fattori tecnici:

- tipo di caldaia (vapore, acqua calda, combinato - vapore e acqua);

- il progetto della caldaia e delle sue attrezzature (tamburo, flusso diretto, sezionale in ghisa pressurizzato, ecc.), il tipo di tiraggio, ecc.; il tipo di combustibile (solido, liquido, gassoso, combinato - gasolio, polverizzato) e il tipo di dispositivo di combustione del combustibile (TSU);

- la natura dei carichi termici (industriali, termici, individuali, ecc.);

- il numero di caldaie nel locale caldaia.

Quando si redige uno schema di automazione, vengono forniti i principali sottosistemi di controllo automatico, protezione tecnologica, telecomando, controllo dell'ingegneria termica, blocco tecnologico e segnalazione.

Struttura generale

L'automazione delle caldaie si basa su uno schema di controllo a due livelli. Il livello inferiore (di campo) comprende dispositivi di automazione locale basati su microcontrollori programmabili che implementano protezione tecnica e blocco, regolazione e modifica dei parametri, convertitori primari di grandezze fisiche. Ciò include anche apparecchiature per la conversione, la codifica e la trasmissione di dati di informazioni.

Il livello superiore può essere presentato sotto forma di un terminale grafico integrato nel quadro elettrico o di una postazione di lavoro automatizzata basata su un personal computer. Tutte le informazioni dai microcontrollori di basso livello e dai sensori di sistema vengono visualizzate qui e vengono immessi i comandi operativi, le regolazioni e le impostazioni. Oltre all'invio del processo, vengono risolti i compiti di ottimizzazione delle modalità, diagnostica delle condizioni tecniche, analisi degli indicatori economici, archiviazione e archiviazione dei dati. Se necessario, le informazioni vengono trasferite al sistema di gestione aziendale generale (MRP / ERP) o al regolamento.

Caratteristiche distintive

Protezione tecnologica. Il sistema di ingresso e uscita automatico delle protezioni garantisce la possibilità di un normale funzionamento delle apparecchiature tecnologiche in tutte le modalità operative, comprese le modalità di avviamento, senza l'intervento del personale nel funzionamento delle protezioni. La parte di interfaccia del sottosistema di protezioni tecnologiche e interblocchi è realizzata in una forma che è conveniente per la comprensione dell'algoritmo e consente di comprendere in modo rapido ed efficiente le ragioni dell'azione di protezione o blocco.

Le protezioni tecnologiche includono:

• attivazione / disattivazione manuale automatica e autorizzata,
• regolazione autorizzata delle impostazioni di protezione
• controllo dell'azione e registrazione della causa principale dell'attivazione
• formazione di protocolli di situazioni di emergenza, registrando cambiamenti nei parametri analogici e discreti prima e dopo l'incidente.

Sottosistema automatizzato per controllo bruciatore caldaia (SAUG). Una caratteristica del sottosistema è la sua profonda integrazione con PTK KRUG-2000... SAUG consente di verificare automaticamente la tenuta dei raccordi del gas e di accendere i bruciatori, nonché di implementare i requisiti dei documenti normativi per il funzionamento sicuro delle apparecchiature a gas delle caldaie. Per maggiori dettagli sul sottosistema, vedere la pagina Sottosistema di controllo dell'accensione del bruciatore della caldaia (SAUG).

Regolazione automatica. I controller automatici forniscono soluzioni di sistema moderne che garantiscono il loro funzionamento stabile nell'intervallo di carichi consentiti, come ad esempio:

• implementazione di circuiti di controllo multi-loop e circuiti di controllo con segnali di correzione
• algoritmi per il passaggio da un tipo di carburante all'altro
• la possibilità di modificare parametri e attuatori regolabili
• correzione del riferimento al regolatore aria comburente in funzione del contenuto di ossigeno, del consumo e del tipo di combustibile bruciato
• circuiti logici di controllo e interblocchi tecnologici, garantendo la sicurezza dei regolatori in modalità normale e transitoria
• vari tipi di equilibratura
• segnalazione di guasto
• gestione di parametri non validi
• modalità di tracciamento, ecc.

Controllo dei meccanismi esecutivi (MI). Il controllo MI viene eseguito tenendo conto delle priorità dei segnali in ingresso. I segnali di protezione del processo hanno la massima priorità. I successivi in ​​priorità sono i comandi delle attività logiche (interblocchi del normale funzionamento). Quindi - comandi di controllo dell'operatore. Il controllo remoto dell'MI viene effettuato da frame video sui quali è visualizzata l'apparecchiatura corrispondente, utilizzando pannelli di controllo virtuali, un manipolatore di tipo "mouse" o una tastiera funzionale. Sono previste le funzioni di controllo di gruppo del MI.

Automazione delle apparecchiature per caldaie

Il mercato moderno è ampiamente rappresentato sia da dispositivi e dispositivi individuali, sia da set automatici domestici e importati per caldaie a vapore e acqua calda. Gli strumenti di automazione includono:

• apparecchiature di controllo dell'accensione e presenza di una fiamma, avvio e controllo del processo di combustione del carburante nella camera di combustione dell'unità caldaia;
• sensori specializzati (misuratori di tiraggio, sensori di temperatura e pressione, analizzatori di gas, ecc.);
• attuatori (elettrovalvole, relè, servoazionamenti, convertitori di frequenza);
• pannelli di controllo per caldaie e apparecchiature generiche di caldaie (console, schemi sinottici dei sensori);
• quadri elettrici, linee di comunicazione e alimentazione.

Nella scelta dei mezzi tecnici di controllo e monitoraggio, è necessario prestare la massima attenzione all'automazione della sicurezza, che esclude il verificarsi di situazioni anormali e di emergenza.

Il principio di funzionamento dell'automazione della caldaia

Il principio di funzionamento dell'automazione della caldaia a gas è semplice. Vale la pena considerare che sia i produttori stranieri che quelli russi utilizzano lo stesso principio di funzionamento nei loro prodotti, sebbene i dispositivi possano essere strutturalmente diversi. L'automazione della caldaia più semplice e affidabile è considerata una valvola del gas automatica dei produttori italiani.

Quindi, il principio di funzionamento dell'automazione della caldaia è il seguente:

• Tutti gli elementi strutturali sono collocati in un alloggiamento, a cui sono collegati i gasdotti. Inoltre, al dispositivo sono collegati un tubo capillare dai sensori di spinta e temperatura (termocoppie), una linea di alimentazione del gas per l'accenditore e un cavo dall'elemento piezoelettrico.
• All'interno è presente un'elettrovalvola di intercettazione, il cui stato normale è "chiuso", nonché un regolatore di pressione del gas e una valvola a molla. Qualsiasi caldaia a gas automatica dotata di una valvola del gas combinata viene avviata manualmente.Inizialmente, il percorso del carburante è chiuso da un'elettrovalvola. Tenendo premuta la rondella, premiamo il pulsante del dispositivo piezoelettrico e accendiamo l'accenditore, che riscalda l'elemento termosensibile per 30 secondi. Genera una tensione che mantiene aperta l'elettrovalvola, dopodiché è possibile rilasciare la rondella di regolazione.
• Quindi giriamo la lavatrice nella divisione richiesta e quindi apriamo l'accesso al combustibile al bruciatore, che viene acceso indipendentemente dall'accenditore. Poiché l'automazione delle caldaie a gas è progettata per mantenere la temperatura impostata del liquido di raffreddamento, non è più necessario l'intervento umano. Qui il principio è il seguente: il fluido nel sistema capillare si espande quando riscaldato e agisce sulla valvola a molla, chiudendola quando viene raggiunta una temperatura elevata.
• Il bruciatore si spegne fino a quando la termocoppia non si raffredda e viene ripristinata l'alimentazione del gas.

Il principio di funzionamento dell'automazione della caldaia a gas è semplice. Vale la pena considerare che sia i produttori stranieri che quelli russi utilizzano lo stesso principio di funzionamento nei loro prodotti, sebbene i dispositivi possano essere strutturalmente diversi. L'automazione della caldaia più semplice e affidabile è considerata una valvola del gas automatica dei produttori italiani.

Sottosistemi e funzioni

Qualsiasi schema di automazione del locale caldaia include sottosistemi di controllo, regolazione e protezione. La regolazione viene effettuata mantenendo la modalità di combustione ottimale impostando il vuoto nel forno, la portata d'aria primaria ed i parametri del refrigerante (temperatura, pressione, portata). Il sottosistema di controllo invia i dati effettivi sul funzionamento dell'apparecchiatura all'interfaccia uomo-macchina. I dispositivi di protezione garantiscono la prevenzione delle situazioni di emergenza in caso di violazione delle normali condizioni di funzionamento, l'erogazione di una luce, un segnale acustico o l'arresto dei gruppi caldaia con la fissazione della causa (su un display grafico, uno schema mnemonico, un tabellone) .

Protocolli di comunicazione

L'automazione di impianti di caldaie basati su microcontrollori riduce al minimo l'uso di linee di commutazione e controllo a relè nel circuito funzionale. Una rete industriale con un'interfaccia e un protocollo di trasferimento dati specifici viene utilizzata per comunicare i livelli superiore e inferiore del sistema di controllo automatizzato, trasferire informazioni tra sensori e controller e trasmettere comandi ai dispositivi esecutivi. Gli standard più utilizzati sono Modbus e Profibus. Sono compatibili con la maggior parte delle apparecchiature utilizzate per automatizzare gli impianti di fornitura di calore. Si distinguono per alti indicatori dell'affidabilità del trasferimento di informazioni, principi di funzionamento semplici e comprensibili.

3.2.1. Diagrammi termici dei locali caldaie con caldaie per acqua calda e le basi del loro calcolo

Per ridurre il consumo di acqua di alimentazione durante lo spurgo continuo, viene utilizzata l'evaporazione a due stadi.

L'acqua dalla linea di ritorno delle reti di riscaldamento va alle pompe di rete.

Per equalizzare la modalità di preparazione dell'acqua calda, nonché per limitare ed equalizzare la pressione negli impianti di alimentazione dell'acqua calda e fredda nei locali caldaie di riscaldamento, è prevista l'installazione di serbatoi di accumulo. L'acqua viene fornita loro da pompe di reintegro dal serbatoio, che compensa le perdite nelle reti.

La paratia posteriore nella parte superiore del focolare è rada e forma la cosiddetta capesante. In questo caso i valori della portata sono riferiti a 0,5: 0,7: 1: 2. Vengono utilizzati come valvole di intercettazione per diametri di passaggio fino a mm.

Invece del diaframma dell'acceleratore mostrato nel diagramma, è preferibile effettuare la transizione della tubazione su un diametro inferiore. Le reti di riscaldamento dell'acqua sono di due tipi: chiuse e aperte.

Gli schemi termici possono essere di base, dettagliati e funzionanti o di installazione. A seconda del tipo di vettore di calore, i locali caldaie sono suddivisi in acqua calda, vapore e riscaldamento dell'acqua a vapore.I tubi dello schermo del forno si trovano in una zona di alte temperature, pertanto è necessario rimuovere intensamente il calore utilizzando l'acqua che circola in questi tubi. La qualità della preparazione dell'acqua per il rifornimento di un sistema di riscaldamento aperto dovrebbe essere significativamente superiore alla qualità dell'acqua per il rifornimento di un sistema chiuso, poiché gli stessi requisiti sono imposti per la fornitura di acqua calda come per l'acqua potabile del rubinetto. Il circolatore di rete installato sulla linea di ritorno assicura l'afflusso dell'acqua di alimentazione alla caldaia e quindi all'impianto di fornitura di calore.

Schemi impianto caldaia

Lo schema di una caldaia per riscaldamento a vapore è costituito da due circuiti: 1 per la generazione di vapore e 2 per la generazione di acqua calda. La costruzione di caldaie con caldaie a vapore e ad acqua calda è economicamente fattibile solo se la capacità di riscaldamento totale della caldaia è superiore a 50 MW. La capacità di sopravvivenza del locale caldaia può essere notevolmente aumentata se il controllo è diviso. Tuttavia, parte delle ceneri sotto forma di scorie liquide e pastose, insieme a particelle di combustibile incombusto, i fumi vengono catturati e rimossi dalla camera di combustione. La quantità di acqua miscelata è regolata dalla valvola 5, in base all'entità del carico termico.

Gli schemi termici delle caldaie per il riscaldamento dell'acqua calda possono essere suddivisi in base alla tecnologia in due tipi e diverse sottospecie. Un disaeratore è previsto per la preparazione dell'acqua di alimentazione della caldaia e dell'acqua di alimentazione della rete di riscaldamento. Il vuoto nel disaeratore viene mantenuto aspirando la miscela aria-vapore dalla colonna del disaeratore utilizzando un eiettore a getto d'acqua. Il pretrattamento dell'acqua è chiamato trattamento dell'acqua e l'acqua trattata adatta per alimentare le caldaie è chiamata acqua nutritiva. Il controller PID mantiene una temperatura dell'acqua costante alle uscite degli scaldacqua ad alta velocità modificando gradualmente la temperatura dell'acqua di riscaldamento. ✅ Locale caldaia in casa privata di 180 mq. E un pavimento di acqua calda.

Risparmio energetico ed effetti sociali dell'automazione

L'automazione delle caldaie elimina completamente la possibilità di incidenti con la distruzione delle strutture del capitale, la morte del personale di servizio. ACS è in grado di garantire il normale funzionamento delle apparecchiature 24 ore su 24, per ridurre al minimo l'influenza del fattore umano.

Alla luce della continua crescita dei prezzi per le risorse di carburante, l'effetto di risparmio energetico dell'automazione non ha poca importanza. Il risparmio di gas naturale, che arriva fino al 25% durante la stagione di riscaldamento, è assicurato da:

• rapporto ottimale "gas / aria" nella miscela di carburante in tutte le modalità di funzionamento del locale caldaia, correzione del contenuto di ossigeno nei prodotti della combustione;
• la possibilità di personalizzare non solo caldaie, ma anche bruciatori a gas;
• regolazione non solo della temperatura e della pressione del liquido di raffreddamento all'ingresso e all'uscita delle caldaie, ma anche tenendo conto dei parametri ambientali (tecnologie dipendenti dal clima).

Inoltre, l'automazione consente di implementare un algoritmo di efficienza energetica per il riscaldamento di locali o edifici non residenziali che non vengono utilizzati nei fine settimana e nei giorni festivi.

Schemi impianto caldaia

La miscela vapore-acqua rimossa dalla testa del disaeratore passa attraverso uno scambiatore di calore - raffreddatore di vapore.

I disaeratori sottovuoto sono spesso installati nei locali caldaie con caldaie ad acqua calda. Elaborare uno schema di fornitura di calore. Dal disaeratore dell'acqua di alimentazione, la pompa di alimentazione alimenta l'acqua alle caldaie a vapore e per l'iniezione nella RPC.

La formazione di calcare sulle pareti interne dei tubi a parete rende difficile il trasferimento del calore dai prodotti della combustione incandescente all'acqua o al vapore e può portare al surriscaldamento del metallo e alla rottura dei tubi sotto l'influenza della pressione interna. Poiché il consumo di acqua in un sistema aperto è irregolare nel tempo, al fine di allineare la pianificazione giornaliera dei carichi sulla fornitura di acqua calda e ridurre la capacità stimata delle caldaie e delle apparecchiature per il trattamento dell'acqua, è necessario installare serbatoi di accumulo dell'acqua calda deareati.Il ricircolo è necessario per riscaldare l'acqua in ingresso alle caldaie in acciaio ad una temperatura superiore alla temperatura del punto di rugiada, i cui valori dipendono dal tipo di combustibile, nonché per mantenere un flusso d'acqua costante attraverso le caldaie.

Con gli spurghi periodici, l'acqua contenente una quantità significativa di fanghi viene inviata a un gorgogliatore espansore a spurgo periodico, da dove il vapore generato viene scaricato nell'atmosfera e il resto dell'acqua con i fanghi viene scaricato nella fogna. Quando si calcola il diagramma termico di una caldaia per il riscaldamento dell'acqua, quando non ci sono trasformazioni di fase dei mezzi di acqua riscaldata e raffreddata, l'equazione del bilancio termico in forma generale può essere scritta come segue, 3. Tali condizioni a volte determinano la necessità di utilizzare aumento del numero di pompe nei circuiti termici delle caldaie - pompe di rete invernale ed estiva, pompaggio, ricircolo e reintegro anche invernale ed estivo.

Le fonti rinnovabili alternative come il sole, il vento, l'acqua, l'acqua piovana e la biomassa rappresentano solo una piccola quota del consumo totale di energia, nonostante il fatto che stia crescendo rapidamente. Questo riduce al minimo la pelliccia. Se la pressione dell'acqua viene ridotta a 0,03 MPa, a questa pressione l'acqua bollirà a una temperatura di 68,7 ° C. In essi, il vapore cede calore all'acqua di alimentazione, si condensa e la condensa viene versata nel flusso generale dell'acqua di alimentazione.

Considerazioni generali sulla progettazione

Circuiti di riscaldamento in cui cambia il flusso dell'acqua attraverso la caldaia. Inoltre, l'acqua di rete riscaldata scorre attraverso le condutture verso il consumatore. In generale, un impianto di caldaie è una combinazione di una caldaia, caldaie e apparecchiature, inclusi i seguenti dispositivi.

Se la caldaia per il riscaldamento a vapore serve reti idriche aperte, il circuito termico prevede l'installazione di due disaeratori: per l'acqua di alimentazione e di reintegro. Il circolatore di rete installato sulla linea di ritorno assicura l'afflusso dell'acqua di alimentazione alla caldaia e quindi all'impianto di fornitura di calore. Data aggiunta:; visualizzazioni:;. Schema schematico di un locale caldaia con caldaie a vapore che forniscono vapore e acqua calda 1 - caldaie; 2 - ROU, 3 - valvola di controllo, 4 - scambiatore di calore acqua-vapore, 5 - scarico condensa, 6 - pompa di rete, 7 - filtro, 8 - regolatore di reintegro, 9 - disaeratore, 10 - pompa di alimentazione, 11 - chimico dispositivi per il trattamento dell'acqua, 12 - pompa di reintegro Le caldaie ad acqua a vapore, chiamate anche miste, sono dotate dei suddetti tipi di caldaie a vapore e acqua calda o caldaie combinate a vapore e acqua, ad esempio, del tipo KTK e progettato per generare vapore per esigenze tecnologiche e acqua calda per fornire carichi per riscaldamento, ventilazione e aria calda. Strano schema della sala caldaie