Automatisierung von Kesselanlagen: Beschreibung, Gerät und Diagramm

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Um den Betrieb von Kesseleinheiten zu regulieren und zu optimieren, wurden bereits in den Anfangsstadien der Automatisierung von Industrie und Produktion technische Mittel eingesetzt. Der aktuelle Entwicklungsstand in diesem Bereich kann die Rentabilität und Zuverlässigkeit der Kesselausrüstung erheblich steigern, die Sicherheit und Intellektualisierung der Arbeit des Wartungspersonals gewährleisten.

Ziele und Zielsetzungen

Moderne Heizraumautomationssysteme sind in der Lage, einen störungsfreien und effizienten Betrieb der Anlagen ohne direkten Bedienereingriff zu gewährleisten. Menschliche Funktionen werden auf die Online-Überwachung von Leistung und Parametern des gesamten Gerätekomplexes reduziert. Die Automatisierung von Kesselhäusern löst folgende Aufgaben:

• Automatisches Starten und Stoppen von Kesseln.
• Regelung der Kesselleistung (Kaskadenregelung) nach vorgegebenen Grundeinstellungen.
• Steuerung von Speisepumpen, Steuerung von NiveausKühlmittel im Arbeits- und Verbraucherkreislauf.
• Notstopp und Aktivierung von Signaleinrichtungen, falls die Betriebswerte des Systems die festgelegten Grenzen überschreiten.

Automatisierungsobjekt

Kesselausrüstung als Regelungsobjekt ist ein komplexes dynamisches System mit vielen miteinander verknüpften Eingangs- und Ausgangsparametern. Die Automatisierung von Kesselhäusern wird durch die Tatsache erschwert, dass die Geschwindigkeit technologischer Prozesse in Dampfeinheiten sehr hoch ist. Die wichtigsten einstellbaren Werte sind:

• Durchflussmenge und Druck des Kühlmittels (Wasser oder Dampf);
• Entladung im Ofen;
• Füllstand Füllstand;
• In den letzten Jahren wurden erhöhte Umweltanforderungen an die Qualität des aufbereiteten Brennstoffgemisches und damit an die Temperatur und Zusammensetzung der Rauchgase gestellt.

Automatisierungsstufen

Der Automatisierungsgrad wird bei der Auslegung eines Kesselhauses oder bei der Überholung/Austausch von Anlagen festgelegt. Sie kann von der manuellen Steuerung nach Angaben der Instrumentierung bis zur vollautomatischen Steuerung nach wetterabhängigen Algorithmen reichen. Der Automatisierungsgrad wird in erster Linie durch den Zweck, die Kapazität und die funktionellen Merkmale des Betriebs der Ausrüstung bestimmt.

Die moderne Automatisierung des Heizraums setzt einen integrierten Ansatz voraus - die Subsysteme zur Überwachung und Regelung einzelner technologischer Prozesse werden zu einem einzigen Netzwerk mit Funktionen kombiniertGruppensteuerung.

Gesamtstruktur

Die Automatisierung von Kesselhäusern basiert auf einem zweistufigen Steuerungsschema. Die untere (Feld-)Ebene umfasst lokale Automatisierungsgeräte auf der Basis programmierbarer Mikrocontroller, die technischen Schutz und Blockierung, Einstellung und Änderung von Parametern, primäre Wandler physikalischer Größen implementieren. Dazu gehören auch Geräte zum Konvertieren, Verschlüsseln und Übertragen von Informationsdaten.

Die obere Ebene kann als im Sch altschrank eingebautes grafisches Terminal oder als Bedienerarbeitsplatz auf Basis eines Personal Computers dargestellt werden. Es zeigt alle Informationen an, die von den untergeordneten Mikrocontrollern und Sensoren des Systems kommen, und gibt Betriebsbefehle, Anpassungen und Einstellungen ein. Neben der Prozessdisposition werden die Aufgaben der Optimierung der Modi, der Diagnose des technischen Zustands, der Analyse wirtschaftlicher Kennzahlen, der Archivierung und Speicherung von Daten gelöst. Bei Bedarf werden Informationen an das allgemeine Managementsystem des Unternehmens (MRP / ERP) oder Standort übertragen.

Automatisierung von Kesselanlagen

Der moderne Markt ist sowohl durch einzelne Instrumente und Geräte als auch durch im In- und Ausland hergestellte Automatisierungskits für Dampf- und Heißwasserkessel weit verbreitet. Zu den Automatisierungstools gehören:

• Zünd- und Flammenüberwachungsgeräte, Start- uSteuerung des Prozesses der Brennstoffverbrennung in der Brennkammer der Kesseleinheit;
• spezialisierte Sensoren (Zug- und Manometer, Temperatur- und Drucksensoren, Gasanalysatoren usw.);
• Aktoren (Magnetventile, Relais, Stellantriebe, Frequenzumrichter);
• Bedienfelder für Kessel und allgemeine Kesselausrüstung (Bedienfelder, Touchscreens);
• Sch altschränke, Kommunikationsleitungen und Stromversorgung.

Bei der Auswahl technischer Steuerungs- und Überwachungsmittel sollte größtes Augenmerk auf Sicherheitsautomatiken gelegt werden, die das Eintreten von Not- und Notfallsituationen ausschließen.

Subsysteme und Funktionen

Jedes Heizraumautomatisierungsschema umfasst Steuerungs-, Regulierungs- und Schutzsubsysteme. Die Regelung erfolgt durch Aufrechterh altung des optimalen Verbrennungsmodus durch Einstellung des Vakuums im Ofen, des Primärluftdurchsatzes und der Kühlmittelparameter (Temperatur, Druck, Durchfluss). Das Steuersubsystem gibt die tatsächlichen Daten über den Betrieb der Ausrüstung an die Mensch-Maschine-Schnittstelle aus. Schutzeinrichtungen gewährleisten die Vermeidung von Notsituationen bei Verletzung der normalen Betriebsbedingungen, die Lieferung eines Licht-, Tonsignals oder die Absch altung von Kesseleinheiten mit Fixierung der Ursache (auf einer grafischen Anzeige, einem mnemonischen Diagramm, einem Schild).

Kommunikationsprotokolle

Automatisierung von Kesselanlagen auf Basis von Mikrocontrollern minimiert den Einsatz in funktionalenDiagramm der Relaissch alt- und Steuerstromleitungen. Um die oberen und unteren Ebenen des automatisierten Steuerungssystems zu verbinden, Informationen zwischen Sensoren und Steuerungen zu übertragen und Befehle an Aktoren zu übersetzen, wird ein industrielles Netzwerk mit einer bestimmten Schnittstelle und einem Datenübertragungsprotokoll verwendet. Die am weitesten verbreiteten Standards sind Modbus und Profibus. Sie sind mit den meisten Geräten kompatibel, die zur Automatisierung von Heizungsanlagen verwendet werden. Sie zeichnen sich durch hohe Zuverlässigkeit der Informationsübertragung, einfache und verständliche Funktionsprinzipien aus.

Energieeinsparung und soziale Auswirkungen der Automatisierung

Die Automatisierung von Kesselhäusern schließt die Möglichkeit von Unfällen mit der Zerstörung von Hauptgebäuden und dem Tod von Servicepersonal vollständig aus. ACS ist in der Lage, den normalen Betrieb von Geräten rund um die Uhr sicherzustellen und den Einfluss des menschlichen Faktors zu minimieren.

Angesichts der stetig steigenden Preise für Brennstoffrohstoffe ist der energiesparende Effekt der Automatisierung nicht zuletzt von Bedeutung. Die Einsparung von Erdgas, die bis zu 25 % pro Heizperiode erreicht, wird bereitgestellt von:

• optimales "Gas/Luft"-Verhältnis im Brennstoffgemisch in allen Betriebsarten des Kesselhauses, Korrektur durch Sauerstoffgeh alt in den Verbrennungsprodukten;
• die Möglichkeit, nicht nur Kessel, sondern auch Gasbrenner individuell anzupassen;
• Regelung nicht nur der Temperatur und des Drucks des Kühlmittels am Ein- und Ausgang der Kessel, sondern auch unter Berücksichtigung von Umgebungsparametern(witterungsgeführte Technologie).

Außerdem ermöglicht die Automatisierung die Implementierung eines energieeffizienten Algorithmus zur Beheizung von Nichtwohngebäuden oder Gebäuden, die an Wochenenden und Feiertagen nicht genutzt werden.