Главная / Автоматика котлов
Общие проблемы автоматизации котельной
Одной из самых актуальных проблем современной цивилизации, и в то же самое время одной из самых древних, получивших практические решения, является проблема автоматизации. Самострелы и ловушки древних охотников – это примеры автоматических устройств, срабатывающих так, как надо тогда, когда надо.
Число этих решений в единицу времени непрерывно возрастает, ответственность за их правильность также растёт. Психофизиологические возможности человека уже не позволяют ему справляться с обработкой возросшего потока информации.
На помощь приходит новейшая вычислительная техника и эффективные методы теории управления. Всё более усложнённые технологические и теплотехнические процессы требуют повышения быстродействия технических средств автоматики. Одновременно растёт цена отказа, и растут требования к надёжности и живучести техники. Прогресс в части средств автоматизации тесно связан с изменениями в элементной базе вычислительной техники. Сейчас практически все приборы строятся на основе микропроцессоров.
Это позволяет обрабатывать более сложные алгоритмы, повышать точность измерения технологических параметров, нагружать отдельные приборы ранее не свойственными им функциями. И, самое главное, обмениваться информацией между собой, работая, как единая система управления.
Средства автоматизации для котельных
Технические средства автоматизации:
- датчики параметров технологического процесса;
- исполнительные механизмы, перемещающие по командам в нужном направлении регулирующие органы;
- управляющая техника, обрабатывающая в соответствии с заложенными в неё алгоритмами и программами информацию от датчиков и формирующая команды исполнительным механизмам;
- приборы для выбора режимов управления и для дистанционного управления исполнительными механизмами;
- средства отображения и представления информации оперативному персоналу;
- устройства для документирования и архивирования технологической информации;
- средства коллективного представления информации.
Схема автоматики котла
Испытания первого советского регулирующего микропроцессорного контроллера разработки НИИТеплоприбор были проведены в январе 1980 года на учебной ТЭЦ Московского энергетического института. ТЭЦ работает в составе Мосэнерго. По первым слогам трёх слов названия изделие назвали «Ремиконт». Через пять лет провели более масштабные промышленные испытания Ремиконтов на трёх мощных промышленных объектах. И с этого момента в новые АСУ ТП по всей стране и в зарубежные проекты закладывались только микропроцессорные контроллеры.
Контроллер состоит из следующих блоков и устройств:
- блок питания;
- вычислитель;
- блок ввода аналоговых сигналов разных номиналов с гальваническим разделением;
- устройство ввода дискретных сигналов активных (в виде напряжения) и пассивных (в виде сухого контакта);
- блок вывода аналоговых сигналов разных номиналов с гальваническим разделением;
- устройство вывода дискретных сигналов активных и пассивных;
- прибор интерфейсной связи для подключения контроллера к системному информационному полю.
Автоматика для дома
Программирование контроллеров ведётся методом технологического программирования. Для современных моделей контроллеров этот метод представляет собой сборку функциональной схемы задачи управления на экране монитора.
После простейшей проверки на отсутствие ошибок схема-программа загружается в оперативную память контроллера. Интуитивная доступность метода для традиционных автоматчиков способствовала быстрому и широкому распространению Ремиконтов.
Автоматизированные тепловые станции
Функции АСУ ТП районной тепловой станции:
- полностью автоматический пуск котла из холодного состояния до выхода на рабочий режим путём кликания на экране монитора кнопки «ПУСК»;
- поддержание температуры выходной воды в соответствии с температурным графиком;
- управление расходом питательной воды с учётом подпитки;
- технологические защиты с отключением подачи топлива;
- контроль всех теплотехнических параметров и представление их оператору на экране персональной ЭВМ;
- контроль состояния агрегатов и механизмов – «ВКЛЮЧЕН» или «ВЫКЛЮЧЕН»;
- дистанционное управление исполнительными механизмами с экрана монитора и выбор режима управления – ручной, дистанционный или автоматический;
- информирование оператора о нарушениях в работе контроллеров;
- связь с диспетчером района по цифровому информационному каналу.
Техническая часть системы была скомпонована в четырёх шкафах – по одному на каждый котёл. В каждом шкафу установлены четыре контроллера в каркасно-модульном исполнении.
Задачи между контроллерами распределены таким образом:
Контроллер №1 выполнял все операции по пуску котла. В соответствии с алгоритмом пуска, который был предложен Теплоэнергоремонтом:
- контролер включает дымосос и вентилирует топку и дымоходы;
- включает вентилятор подачи воздуха;
- включает насосы подачи воды;
- подключает газ на розжиг каждой горелки;
- по контролю наличия пламени открывает основной газ на горелки.
Контроллер №2 выполнен в дублированном варианте. Если во время пуска котла сбой техники не страшен, так как можно остановить программу и начать всё сначала, то второй контроллер ведёт основной режим в течении длительного времени.
Особая ответственность на нём в холодное время года. При автоматической диагностике нештатной ситуации в котельной происходит автоматическое безударное переключение с основного контроллера на резервный. На этом же контроллере организованы технологические защиты.Контроллер №3 предназначен для выполнения менее ответственных функций. При его отказе можно вызвать ремонтника и некоторое время переждать. На этом же контроллере запрограммирована модель котла.
Перспективы
Развитие и совершенствование элементной базы позволяет снижать габариты технических средств автоматизации, их энергоёмкость. Расширяются функциональные возможности.
Наличие собственного вычислителя в каждом полевом устройстве позволяет выводить от него информацию в систему, а ему получать команды из любой точки системы. Технология полевой шины позволяет существенно повысить живучесть системы, упростить процессы наладки.
Общая структура
Автоматизация котельных выстраивается по двухуровневой схеме управления. К нижнему (полевому) уровню относятся приборы локальной автоматики на базе программируемых микроконтроллеров, реализующие техническую защиту и блокировку, регулировку и изменение параметров, первичные преобразователи физических величин. Сюда же причисляют и оборудование, предназначенное для преобразования, кодирования и передачи информационных данных.
Верхний уровень может быть представлен в виде графического терминала встроенного в шкаф управления или автоматизированного рабочего места оператора на базе персонального компьютера. Здесь отображается вся информация, поступающая от микроконтроллеров нижнего уровня и датчиков системы, и производится ввод оперативных команд, регулировок и уставок. Кроме диспетчеризации процесса решаются задачи оптимизации режимов, диагностики технического состояния, анализа экономических показателей, архивирования и хранения данных. При необходимости информация передается в общую систему управления предприятием (MRP/ERP) или населенным пунктом.
Автоматика безопасности котлов и регулирования
Комплект автоматики АБУ-1 учебного жаротрубного котла типа “Турботерм”
Шкаф управления работой насосов
Сенсорная панель индикации параметров работы жаротрубного котла типа “Турботерм”
Шкаф частотного регулирования сетевых насосов котельной
Щит управления и аварийных блокировок жаротрубного котла типа “Турботерм”
“Легкомысленные люди даже в туалетах подолгу не задерживаются.” Геннадий Малкин
Подписавшись на Комплект Учебно-методических материалов для Оператора котельной, А в дальнейшем будете получать от меня как бесплатные, так и платные информационные материалы.
ТЗ ПО ТЕМЕ «АВТОМАТИКА БЕЗОПАСНОСТИ КОТЛОВ И РЕГУЛИРОВАНИЯ»
Тест “Автоматика безопасности котлов и регулирования” для проверки знаний операторов газовой котельной. Главным элементом схемы автоматики безопасности котлов является клапан отсекатель газовый. Срочно проверь свою профессиональную компетентность и востребованность на рынке рабочей силы!
ВОПРОСЫ ТЕСТА ПО ОЦЕНКЕ ЗНАНИЙ
1. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Клапан отсекатель газовый в схеме автоматики безопасности водогрейного котла служит для:
а) регулирования давления газа, поступающего на котел;
б) регулирования расхода газа, поступающего на котел;
в) автоматического прекращения подачи газа на котел при превышении любого параметра, задействованного в схеме автоматики безопасности котла.
2. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Задержка срабатывания клапана отсекателя газового в схеме автоматики безопасности по понижению давления воздуха перед горелкой:
а) допускается и это должно быть отражено в Производственной инструкции; б) не допускается.
3. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Общие датчики в схемах автоматики безопасности и автоматики регулирования следующие:
а) только датчик по температуре воды после котла; б) датчик по температуре воды после котла и датчики по давлению газа и воздуха перед горелкой; в) общих датчиков для схем автоматики безопасности и автоматики регулирования котла нет.
4. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Технический манометр измеряет давление:
а) атмосферное; б) избыточное; в) абсолютное; г) вакуумметрическое.
5. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Поверка исправности манометра производится:
а) каждую смену, постановкой манометра на нуль, оператором котельной; б) один раз в полгода службой КИПиА; в) один раз в год Госповерителем.
Жидкостные манометры
6. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Точность измерения давления жидкостным манометром выше у: ( Р — измеряемое давление; h — разность уровней жидкости;h1— изменение уровня жидкости в трубке; h2 — изменение уровня жидкости в сосуде).
а) U- образного манометра; б) чашечного; в) микроманометра.
7. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Задержка срабатывания клапана отсекате газового в схеме автоматики безопасности по погашению факела горелки:
а) допускается и это должно быть отражено в Производственной инструкции; б) не допускается.
8. Выберите правильный вариант ответа из предложенных. Работа водогрейного газового котла с неисправной системой автоматического регулирования:
а) не допускается; б) допускается.
9.Выберите правильный вариант ответа из предложенных. При данном положении трехходового крана манометра выполняется:
Котловой манометр с трехходовым краном
а) продувка сифонной трубки; б) проверка рабочего манометра по контрольному манометру; в) измерение рабочего давления; г) проверка манометра установкой на нуль; д) накапливание конденсата в сифонной трубке (если производится измерение параметров пара).
ВОПРОСЫ ТЕСТА ПО ОЦЕНКЕ УМЕНИЙ И НАВЫКОВ
10. Дополните. Автоматическое регулирование водогрейных котлов включает:
Дорогой, друг! Ответы на данный тест ты найдешь в Комплекте тестовых заданий для оператора котельной или в Учебном пособии «Оператора котельной». Эти информационные материалы платные. Желательно их иметь в своей личной библиотечке. Вопросы и рекомендации можно оставить на странице сайта Контакты. До связи!
Задачи и цели
Современные системы автоматизации котельных способны гарантировать безаварийную и эффективную эксплуатацию оборудования без непосредственного вмешательства оператора. Функции человека сводятся к онлайн-мониторингу работоспособности и параметров всего комплекса устройств. Автоматизация котельных решает следующие задачи:
- Автоматический запуск и останов котлоагрегатов.
- Регулирование мощности котлов (управление каскадом) согласно заданным первичным настройкам.
- Управление подпитывающими насосами, осуществление контроля уровней теплоносителя в рабочем и потребительском контурах.
- Аварийный останов и включение сигнализирующих устройств, в случае выхода рабочих значений системы за установленные пределы.
Подсистемы и функции
Любая схема автоматизации котельной включает в себя подсистемы контроля, регулирования и защиты. Регулирование осуществляется путем поддержания оптимального режима горения заданием разряжения в топке, расхода первичного воздуха и параметров теплоносителя (температуры, давления, расхода). Подсистема контроля выводит фактические данные о функционировании оборудования на человеко-машинный интерфейс. Приборы защиты гарантируют предотвращение аварийных ситуаций при нарушении нормальных условий эксплуатации, подачу светового, звукового сигнала или останов котлоагрегатов с фиксацией причины (на графическом табло, мнемосхеме, щите).
Автоматизированная блочно-модульная газовая котельная
Параметры проекта
Тепловая мощность проектируемой котельной 5,7 МВт. Система теплоснабжения одноконтурная, закрытая. Основное топливо – природный газ, резервное–дизельное топливо. Установленный объем потребления природного газа: 2,955 млн. м3/год, 0,759 тыс. м3/час.
Описание проекта
Технико-экономическое обоснование: Блочно-модульная газовая котельная с учетом смены жидкого топлива (мазут) на более дешевое газообразное топливо (природный газ) с наименьшими затратами содержания новой котельной.Состав проекта: 1.Водогрейные котлы суммарной тепловой тепловой мощностью 5 МВт. Применение 3-х импортных автоматизированных жаротрубных водогрейных котлов с температурой нагрева воды не выше 338 К (1150 С) и КПД более 90%, имеющих возможность работы в автономном режиме.
2.Газогорелочные устройства. Применение 3-х импортных автоматизированных комбинированных (газо-дизельных) горелочных устройств, обеспечивающих безопасную работу, исключающую вмешательство человека, с минимально допустимыми выбросами загрязняющих веществ в окружающую среду.
3.Система автоматики безопасности котлоагрегата в соответствии с требованиями «Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов с давлением пара не более 0,07 Мпа (0,7 кгс/см2) водогрейных котлов и водоподогревателей с температурой нагрева воды не выше 338 К (1150 С)
4.Насосное оборудование котельной с системой автоматического резервирования. Применение импортных насосных агрегатов со сниженным энергопотреблением и автоматической защитой основных параметров работы.
5.Система автоматики регулирования мощности котельной. Применение погодозависимой автоматики регулирования мощности котельной, имеющей возможность работы котельной по одному из четырех нормативных температурных графиков отпуска тепла.
6. Система подпиточной и докотловой обработки воды. Применение импортных автоматизированных систем химической очистки воды, работающих по принципу Na-катионирования. Применение импортных автоматизированных систем химической очистки воды от соединений железа определяется по результатам исходной воды. Применение импортных автоматизированных систем комплексного дозирования реагента для корректировки качества теплоносителя.
7. Система учета расхода теплоносителей – применение коммерческих узлов учета газа с телеметрией холодной воды, тепловой энергии и расхода горячей воды.
8. Система газоснабжения котельной – применение блочных газорегуляторных пунктов в соответствии с «Правилами безопасности систем газораспределения и газопотребления» определяется на основании проекта реконструкции котельной.
9. Система электроснабжения котельной – применение шкафных вводных распределительных устройств силового оборудования определяется на основании проекта реконструкции котельной.
Системы автоматизации Комплект средств управления Режим Комплект средств управления- исполнение Режим-1-01
Исполнение «Режим-1-01» предназначено для автоматизации работы газовых горелок с 2-х ступенчатым и плавным регулированием оснащенных запальной горелкой мощностью не более 70 кВт, установленных на водогрейных котлах мощностью от 0,3 до 3,15 МВт и температурой нагрева воды не более 115°С.
Для заказа комплекта КСУ «Режим-1» взамен существующего блока необходим только заводской номер и год выпуска. Если блок управления «старше» 2002 года необходимо предоставить информацию о типе горелки и марки котла. Блок по присоединительным характеристикам (разъемам) полностью идентичен ранее выпускавшимся блокам.
Основные характеристики:
- Автоматическое регулирование давления температуры воды на выходе из котла, закон регулирования двухпозиционный или импульсный.
- Стабилизация разрежения котла, закон регулирования двухпозиционный или импульсный.
Блокировка пуска котла:
- -при прекращении подачи электроэнергии;
- -при недостатке воздуха для горения;
- -при давлении газа за основным запорным органом на 30 % ниже или выше номинального значения;
- -при нарушении герметичности клапанов горелки;
- -при неполадках устройств продувки и отвода продуктов сгорания (отключении дымососа, вентилятора);
- -при отсутствии необходимого разрежения;
- -при повышении или понижении расхода воды в котле выше или ниже допустимого значения;
- -при повышении температуры на выходе из котла.
- Блокировка подачи газа на основную горелку при отсутствии пламени запальной горелки.
- Защитное выключение горелки котла, если при ее розжиге не произойдет воспламенение топлива в течение времени не более 3 с
Защитное отключение горелки котла в рабочем состоянии в следующих случаях:
- -при погасании контролируемого пламени; -при прекращении подачи электроэнергии;
- -при давлении газа за основным запорным органом более чем на 30 % ниже или выше номинального значения;
- -при недостатке воздуха для горения;
- -при неполадках устройств продувки и отвода продуктов сгорания (отключении дымососа, вентилятора);
- -при отсутствии необходимого разрежения;
- -при повышении температуры на выходе из котла;
- -при повышении или понижении расхода воды через котле выше или ниже допустимого значения.
Устройство горелок для исполнения «Режим-1-01»
1- Первый клапан
2- Нормально открытый клапан безопасности
3- Второй клапан
4- Клапан запальника
5- Привод газовой и воздушной заслонок
6- Воздушный вентилятор
7- Воздушная заслонка
8- Трансформатор зажигания
9- Газовая заслонка
Примечание: Вентилятор дымососа условно не показан
Схема внешних подключений КСУ Режим-1-01 (нажмите для просмотра в полном размере)
01.12.2019
Вернуться назад
Объект автоматизации
Котельное оборудование как объект регулирования является сложной динамической системой со множеством взаимосвязанных входных и выходных параметров. Автоматизация котельных осложняется тем, что в паровых агрегатах очень велики скорости протекания технологических процессов. К основным регулируемым величинам относят:
- расход и давление теплоносителя (воды или пара);
- разряжение в топке;
- уровень в питательном резервуаре;
- в последние годы повышенные экологические требования предъявляются к качеству приготавливаемой топливной смеси и, как следствие, к температуре и составу продуктов дымоудаления.
Автоматизация котельного оборудования
Современный рынок широко представлен как отдельными приборами и устройствами, так и комплектами автоматики отечественного и импортного производства для паровых и водогрейных котлов. К средствам автоматизации относят:
- оборудование управления розжигом и наличия пламени, запускающее и контролирующее процесс горения топлива в топочной камере котлоагрегата;
- специализированные сенсоры (тягонапоромеры, датчики температуры, давления, газоанализаторы и т. д.);
- исполнительные устройства (электромагнитные клапаны, реле, сервоприводы, частотные преобразователи);
- панели управления котлами и общекотельным оборудованием (пульты, сенсорные мнемосхемы);
- шкафы коммутации, линии связи и энергообеспечения.
При выборе технических средств управления и контроля наиболее пристальное внимание следует уделить автоматике безопасности, исключающей возникновение нештатных и аварийных ситуаций
Автоматизированная котельная
Автоматизированные котельные должны работать непрерывно без дежурного персонала с плавным изменением подачи газа к горелкам котла, что сигнализируется горением лампочки его на щитке.
Близко расположенные автоматизированные котельные объединяются в кусты по 5 — 20 котельных. Каждый куст обслуживается диспетчерским пунктом, расположенным в одной из котельных данного куста или в обособленном помещении. Сигнальная система автоматики — электрическая. Сигнал о неисправности поступает по проводам на пульт, находящийся в помещении диспетчерского пункта.
Каждая автоматизированная котельная должна быть обеспечена телефонной связью с кустовым диспетчерским пунктом, для чего может быть использован канал, по которому автоматически передается аварийная информация.
В автоматизированных котельных отопительная система пополняется водой вручную. При этом дополнительно контролируется работа котельной. Если систему длительное время не пополнять водой, то автоматика выключает котлы при понижении уровня ниже допустимого.
Пуск автоматизированной котельной необходимо начинать с проверки документации на произведенные работы, в том числе и скрытые, и наладки горения газа с помощью пропорционирующих клапанов воздуха при выключенном главном клапане.
Обслуживание автоматизированных котельных осуществляется дежурным персоналом диспетчерского пункта, являющимся ответственным за все оборудование котельной и экономичность ее работы.
В полностью автоматизированных котельных , работающих без постоянного обслуживающего персонала, сигнал неисправности выносится на диспетчерский пункт.
Практика работы автоматизированных котельных с управлением от центрального диспетчерского пункта показала, что персонал его должен в совершенстве знать системы автоматических устройств котельных, контролируемых этим пунктом, правила останова и розжига автоматизированных котлов.
До ввода автоматизированной котельной в эксплуатацию организация — владелец котельной — должна представить справку о выполнении всех требований к котельным, указанных в гл.
В условиях диспетчерского обслуживания автоматизированных котельных блочный принцип построения схемы автоматики имеет определенные преимущества. В случае выхода из строя какого-либо из блоков он может быть быстро и легко заменен исправным.
Для обеспечения безаварийной работы автоматизированных котельных необходимо их профилактическое обслуживание. Работы по профилактическому обслуживанию проводятся в соответствии с инструкциями и графиками, регламентирующими характер, объем и периодичность выполняемых работ. Инструкции по эксплуатации автоматизированных котельных должны составляться таким образом, чтобы путем правильно организованной профилактики практически исключать возможность аварий.
Основное назначение профилактического осмотра автоматизированной котельной заключается в выявлении и устранении неявных отказов в автоматике безопасности.
На газопроводе, питающем автоматизированную котельную , должен быть установлен фильтр очистки газа от механических загрязнений.
Для регулирования и оптимизации функционирования котловых агрегатов технические средства стали применяться еще на начальных этапах автоматизации промышленности и производства. Сегодняшний уровень развития этого направления позволяет значительно повысить рентабельность и надежность котельного оборудования, обеспечить безопасность и интеллектуализацию труда обслуживающего персонала.
Коммуникационные протоколы
Автоматизация котельных установок на базе микроконтроллеров сводит к минимуму использование в функциональной схеме релейных коммутаций и контрольных электролиний. Для связи верхнего и нижнего уровней АСУ, передачи информации между датчиками и контроллерами, для трансляции команд на исполнительные устройства используют промышленную сеть с определенным интерфейсом и протоколом передачи данных. Наибольшее распространение получили стандарты Modbus и Profibus. Они совместимы с основной массой оборудования, используемого для автоматизации объектов теплоснабжения. Отличаются высокими показателями достоверности передачи информации, простыми и понятными принципами функционирования.
</ul></ul>
Для регулирования и оптимизации функционирования котловых агрегатов технические средства стали применяться еще на начальных этапах автоматизации промышленности и производства. Сегодняшний уровень развития этого направления позволяет значительно повысить рентабельность и надежность котельного оборудования, обеспечить безопасность и интеллектуализацию труда обслуживающего персонала.
Задачи и цели
Современные системы автоматизации котельных способны гарантировать безаварийную и эффективную эксплуатацию оборудования без непосредственного вмешательства оператора. Функции человека сводятся к онлайн-мониторингу работоспособности и параметров всего комплекса устройств. Автоматизация котельных решает следующие задачи:
- Автоматический запуск и останов котлоагрегатов.
- Регулирование мощности котлов (управление каскадом) согласно заданным первичным настройкам.
- Управление подпитывающими насосами, осуществление контроля уровней теплоносителя в рабочем и потребительском контурах.
- Аварийный останов и включение сигнализирующих устройств, в случае выхода рабочих значений системы за установленные пределы.
Объект автоматизации
Котельное оборудование как объект регулирования является сложной динамической системой со множеством взаимосвязанных входных и выходных параметров. Автоматизация котельных осложняется тем, что в паровых агрегатах очень велики скорости протекания технологических процессов. К основным регулируемым величинам относят:
- расход и давление теплоносителя (воды или пара);
- разряжение в топке;
- уровень в питательном резервуаре;
- в последние годы повышенные экологические требования предъявляются к качеству приготавливаемой топливной смеси и, как следствие, к температуре и составу продуктов дымоудаления.
Уровни автоматизации
Степень автоматизации задается при проектировании котельной или при капитальном ремонте/замене оборудования. Может лежать в диапазоне от ручного регулирования по показаниям контрольно-измерительных приборов до полностью автоматического управления по погодозависимым алгоритмам. Уровень автоматизации в первую очередь определяется назначением, мощностью и функциональными особенностями эксплуатации оборудования.
Современная автоматизация работы котельной подразумевает комплексный подход — подсистемы контроля и регулирования отдельных технологических процессов объединяются в единую сеть с функционально-групповым управлением.
Общая структура
Автоматизация котельных выстраивается по двухуровневой схеме управления. К нижнему (полевому) уровню относятся приборы локальной автоматики на базе программируемых микроконтроллеров, реализующие техническую защиту и блокировку, регулировку и изменение параметров, первичные преобразователи физических величин. Сюда же причисляют и оборудование, предназначенное для преобразования, кодирования и передачи информационных данных.
Верхний уровень может быть представлен в виде графического терминала встроенного в шкаф управления или автоматизированного рабочего места оператора на базе персонального компьютера. Здесь отображается вся информация, поступающая от микроконтроллеров нижнего уровня и датчиков системы, и производится ввод оперативных команд, регулировок и уставок. Кроме диспетчеризации процесса решаются задачи оптимизации режимов, диагностики технического состояния, анализа экономических показателей, архивирования и хранения данных. При необходимости информация передается в общую систему управления предприятием (MRP/ERP) или населенным пунктом.
Автоматизация котельного оборудования
Современный рынок широко представлен как отдельными приборами и устройствами, так и комплектами автоматики отечественного и импортного производства для паровых и водогрейных котлов. К средствам автоматизации относят:
- оборудование управления розжигом и наличия пламени, запускающее и контролирующее процесс горения топлива в топочной камере котлоагрегата;
- специализированные сенсоры (тягонапоромеры, датчики температуры, давления, газоанализаторы и т. д.);
- исполнительные устройства (электромагнитные клапаны, реле, сервоприводы, частотные преобразователи);
- панели управления котлами и общекотельным оборудованием (пульты, сенсорные мнемосхемы);
- шкафы коммутации, линии связи и энергообеспечения.
При выборе технических средств управления и контроля наиболее пристальное внимание следует уделить автоматике безопасности, исключающей возникновение нештатных и аварийных ситуаций.
Подсистемы и функции
Любая схема автоматизации котельной включает в себя подсистемы контроля, регулирования и защиты. Регулирование осуществляется путем поддержания оптимального режима горения заданием разряжения в топке, расхода первичного воздуха и параметров теплоносителя (температуры, давления, расхода). Подсистема контроля выводит фактические данные о функционировании оборудования на человеко-машинный интерфейс. Приборы защиты гарантируют предотвращение аварийных ситуаций при нарушении нормальных условий эксплуатации, подачу светового, звукового сигнала или останов котлоагрегатов с фиксацией причины (на графическом табло, мнемосхеме, щите).
Коммуникационные протоколы
Автоматизация котельных установок на базе микроконтроллеров сводит к минимуму использование в функциональной схеме релейных коммутаций и контрольных электролиний. Для связи верхнего и нижнего уровней АСУ, передачи информации между датчиками и контроллерами, для трансляции команд на исполнительные устройства используют промышленную сеть с определенным интерфейсом и протоколом передачи данных. Наибольшее распространение получили стандарты Modbus и Profibus. Они совместимы с основной массой оборудования, используемого для автоматизации объектов теплоснабжения. Отличаются высокими показателями достоверности передачи информации, простыми и понятными принципами функционирования.
Энергосберегающие и социальные эффекты автоматизации
Автоматизация котельных полностью исключает возможность аварий с разрушением капитальных строений, гибелью обслуживающего персонала. АСУ способна круглосуточно обеспечить нормальное функционирование оборудования, свести к минимуму влияние человеческого фактора.
В свете непрерывного роста цен на топливные ресурсы не последнее значение имеет и энергосберегающий эффект автоматизации. Экономия природного газа, достигающая до 25 % за отопительный сезон, обеспечивается:
- оптимальным соотношением «газ/воздух» в топливной смеси на всех режимах работы котельной, коррекцией по уровню содержания кислорода в продуктах сгорания;
- возможностью индивидуальной настройки не только котлов, но и газогорелочных устройств;
- регулированием не только по температуре и давлению теплоносителя на входе и выходе котлов, но и с учетом параметров окружающей среды (погодозависимые технологии).
Кроме того, автоматика позволяет реализовать энергоэффективный алгоритм отопления нежилых помещений или зданий, не используемых в выходные и праздничные дни.
Бытовые греющие приборы, функционирующие на сжиженном или природном газе, не требуют от хозяев постоянного внимания и контроля. Эту задачу выполняет автоматика для газовых котлов отопления.
Электронные и механические управляющие блоки, интегрированные в теплогенератор, регулируют горение и способствуют поддержанию в теплоносителе необходимой температуры.
Разновидности автоматики для отопительных котлов
Автоматика работает исправно, четко и надежно, повышает эффективность греющего оборудования, способствует разумному потреблению энергетического ресурса и делает эксплуатацию греющей системы простой, комфортной и абсолютно безопасной.
Система-автомат предохраняет отопительные установки от перегрузок и активирует аварийное отключение подачи газа в случае внезапных форс-мажорных обстоятельств. Дополнительно техника регламентирует уровень интенсивности горения и текущий расход топлива, позволяя хозяевам экономить финансовые средства на обогреве помещений.
Автоматический узел имеет гибкие настройки и позволяет владельцу задавать оборудованию максимально удобные для себя параметры работы
По базовому принципу работы и конструктивным особенностям автоматика для оборудования, работающего на газе, подразделяется на:
- устройства с энергетической зависимостью;
- независимые от энергии приборы.
Системы первого типа представляют собой сложные электронные агрегаты и для корректной работы, которые нуждаются в бесперебойной подаче электрики. Вторые виды устройств являются упрощенными механическими конструкциями, не требующие энергетической подпитки.
Вид #1 — энергозависимые изделия
Энергозависимый модуль – это небольшой электронный прибор, реагирующий на подачу топливного ресурса. Включается и отключается в момент активации или закрытия основного газового крана. Отличается сложной конструкцией и большим количеством элементов и микросхем.
Позволяет хозяевам решать следующие задачи:
- активация или прекращение подачи газа;
- запуск отопительной системы в автоматическом режиме;
- регулировка уровня мощности базовой горелки (благодаря наличию термостата);
- выключение работающего котла как в экстренных ситуациях, так и в рамках заданного пользователем режима;
- вывод текущих показателей на дисплей (общий уровень температуры воздуха в комнате, отметка, до которой прогрет рабочий теплоноситель и пр.).
Более «навороченные» модули имеют дополнительный функционал и предлагают пользователям неограниченные и максимально удобные условия для контроля работы и управления агрегатом. Электронные панели обеспечивают полноценную защиту греющего оборудования от неисправности трехходового клапана и не дают котлу промерзнуть.
Если в комнате резко опускается температура, «умная» система сама запускает отопительное оборудование и отключает его, когда жилище наполняется комфортным теплым воздухом.
Опция самостоятельной диагностики, имеющаяся у отдельных модулей, предупреждает сбои в работе и способствует своевременному выявлению неисправных деталей и узлов в системе. Она дает возможность максимально рано заметить поломку и заменить какой-то мелкий элемент еще до того, как он создаст для оборудования реальную проблему.
Небольшие поломки греющей системы в итоге превращаются в глобальные сложности и влекут за собой денежные траты, связанные с ремонтом и демонтажем (полным или частичным) оборудования. Самостоятельная диагностика помогает выявить неисправность и дает возможность своевременно ее устранить
Электронная автоматика, отвечающая за безопасную эксплуатацию оборудования, обеспечивает бесперебойную работу котла, не дает системе перегреваться и перекрывает подачу газа в случае падения тяги или затухания пламени в горелке.
Ассортиментная линейка энергозависимой автоматики, представленная сегодня на рынке, радует разнообразием. Полезные и нужные мини-агрегаты выпускают знаменитые на весь мир бренды и небольшие компании, только пытающиеся завоевать свое место под солнцем.
Энергозависисмая автоматика представлена в форме панели управления, где пользователь может выставить удобные для себя параметры работы оборудования. Стоимость «умного» элемента высока, но затраты оправданы, ведь с помощью управляющего блока можно снизить потребление ресурса без какого-либо ущерба для собственного комфорта
Среди предлагающихся моделей есть как совсем простые изделия, так и более продвинутые агрегаты с опцией программирования.
На них пользователь может выбрать наиболее подходящие для себя индивидуальные настройки и запрограммировать систему на работу в режиме день/ночь или, ориентируясь на прогноз погоды, выставить определенный уровень прогрева дома или квартиры на период от 1 до 7 суток.
Вид #2 — энергонезависимые агрегаты
Энергонезависимая автоматика более проста и практична. Управление и настройка осуществляются вручную при помощи механических поворотных тумблеров и не представляют сложности даже для тех, кто далек от техники. Работает устройство абсолютно автономно и не нуждается в подключении к центральной электросистеме.
Для отопления жилого дома и подачи горячей воды в краны ручку контроля достаточно повернуть в направлении увеличения на 2-3 деления. Если требуется принять ванну или душ, тумблер необходимо установить на максимальный показатель
Изделие маркируется цифровой шкалой с перечнем значений от минимальных до максимальных. Для активации пользователь выбирает нужную отметку и таким способом задает подходящую рабочую температуру непосредственно котлу.
После этих манипуляций подключается термрегулятор и берет под контроль указанный режим прогрева. Котел активно работает до тех пор, пока помещение не прогревается до желаемой температуры. Потом теморегулятор отключает подачу газа в систему и активируется снова только тогда, когда в комнате становится холоднее.
Принцип действия основан на специфической конструкции устройства. Встроенная в теплообменник термопара газового котла оснащена специальным стержнем. Он изготовлен из особого железно-никелевого сплава под названием инвар.
Физические характеристики этого прогрессивного материала наделяют его возможностью почти мгновенно улавливать минимальные температурные колебания.
Если в комнате становится чрезмерно жарко или слишком холодно, размер стержня изменяется. На это реагирует соединительный клапан и своевременно перекрывает либо активирует поступление газа в горелку.
Наличие энергонезависимой автоматической управляющей системы дает возможность пользователям устанавливать в доме или квартире наиболее подходящий для себя температурный режим и экономно расходовать топливный ресурс, не переплачивая по коммунальным счетам
Дополнительно автоматика энергонезависимого типа имеет чувствительные датчики тяги и пламени. Если в трубе внезапно снижается давление или уровень тяги в дымоходе по каким-то причинам падает, подача ресурса сразу же прекращается и утечки газа удается избежать.
Энергонезависимая автоматика стоит вполне разумных денег и, в отличие от электронных аналогов, не требует покупки и установки стабилизатора, контролирующего напряжение и выравнивающего непредвиденные скачки в центральной электросети
Корректную работу датчика пламени обеспечивает специальная пластина. При нормальном и правильном функционировании системы она находится в слегка изогнутом состоянии.
Таким способом деталь удерживает перекрывающий клапан в режиме «Открыто». Когда пламя становится меньше, пластина выравнивается и клапан под ее давлением закрывается.
Конструкция и принцип функционирования
Автоматика, управляющая работой газового котла, состоит из многих элементов, условно разделенных на две подгруппы. В первую входят механизмы, обеспечивающие полноценное и безопасное функционирование самого котла. Ко второй относятся устройства, дающие возможность эксплуатировать отопительную систему в максимально удобном и комфортном для пользователя режиме.
Составляющие элементы системы безопасности
За эксплуатационную безопасность агрегата отвечают несколько модулей:
- Контроллер пламени – состоит из двух основных деталей – электромагнитного клапана и термопары. Своевременно и надежно перекрывает газ и препятствует образованию утечки.
- Термостат – осуществляет поддержку заданной температуры теплоносителя и предохраняет систему от перегрева. Когда теплоноситель остывает до минимальных температур, модуль запускает котел в работу, а после фиксации пиково-высоких показателей отключает его, полностью избавляя хозяев от необходимости постоянно уделять внимание системе.
- Датчик, контролирующий тягу, несет ответственность за прекращение подачи газа на горелку в случае изменения базового положения биметаллической пластины, предупреждая таким способом утечку газа.
- Предохранительный клапан – следит за количеством теплоносителя в контуре.
Помимо всех вышеперечисленных полезных качеств, автоматика имеет ряд дополнительных функций, повышающих комфортность использования оборудования.
Устройство выполняет авторозжиг газовой горелки, осуществляет выбор самого эффективного рабочего режима, способствует рациональному расходу энергоресурса и проводит самостоятельную диагностику, избавляя хозяев от всех этих занятий.
Принцип работы автоматики безопасности
Актуальная нормативная документация говорит, что комплекс безопасности газовых котлов должен быть обязательно оборудован прибором, прекращающим работу всей системы и перекрывающим подачу газа в случае неожиданной поломки или каких-либо еще форс-мажорных обстоятельств.
Для осуществления этой задачи автоматика должна держать под контролем такие параметры, как:
- давление газа в системе;
- наличие в горелке пламени оптимального размера;
- полноценная, качественная тяга;
- уровень температуры рабочего теплоносителя.
Когда в энергонезависимой механической системе давление газа опускается до критического уровня, подача ресурса немедленно прекращается. Это происходит автоматически благодаря наличию клапанного механизма, настроенного на определенное значение.
Энергозависимые электронные устройства сконструированы несколько иначе. В них вышеописанную функцию осуществляет реле минимального/максимального давления.
При увеличении количества атмосфер мембрана со штоком изгибается, размыкая контакты питания самого котла. Газ перестает поступать и не подается до тех пор, пока уровень давления не восстанавливается.
Самостоятельно устранять неполадки и как-то вмешиваться в базовый функционал оборудования запрещено законодательно. Исправлять любые возникшие проблемы может только квалифицированный специалист – сотрудник газоподающего предприятия
Если в горелке исчезает пламя, термопара остывает и перестает вырабатывать ток. После этого электромагнитная заслонка в клапане уже не функционирует, и газ перестает поступать к горелке. При падении тяги биметаллическая пластина интенсивно прогревается, меняет форму и воздействует на клапан, заставляя его прекратить подачу топлива.
Температуру теплоносителя держит под контролем термостат. Он обеспечивает поддержание выбранного пользователем режима прогрева, при этом не давая системе перегреться и выйти из строя.
Нюансы функционирования системы
Энергозависимая электронная автоматика в работе опирается на информацию, полученную от датчиков. Микропроцессор и внутренний контроллер анализируют эти данные, обрабатывают и подают системе команды, оптимально подходящие для отдельно взятой конкретной ситуации.
Чтобы электронная автоматика нормально функционировала в течение длительного времени, необходимо ежегодно вызывать мастера для осмотра оборудования, диагностики микропроцессора и просмотра отчетов модуля памяти
У механики несколько иной принцип. Когда котел выключен, внутренний газовый клапан полностью перекрыт. В момент запуска оборудования шайба на клапане выжимается и происходит принудительное открытие прохода для топливного ресурса к запальнику. Розжиг стимулирует нагревание термопары и на ней происходит выработка напряжения.
Этот ресурс использует в работе электромагнит, поддерживающий клапан в открытом положении. Поворачивая шайбу вручную пользователь может без всяких усилий регулировать уровень и мощность своего греющего оборудования.
Обзор популярных моделей и производителей
На рынке прогрессивного газового оборудования и сопутствующих элементов представлена автоматика как отечественных, так и зарубежных производителей. По принципу работы все устройства абсолютно одинаковы, однако в конструкционном плане между ними есть существенные различия.
Наличие управляющей автоматики в системе газового отопления дает возможность комфортно обогревать помещение и рационально расходовать энергоресурс. При разумном подходе экономия может составить от 30 до 43%
Стоимость на модули варьируется в широчайшем диапазоне. Простые механические изделия с минимумом функций принадлежат к классу бюджетных и продаются по самой низкой цене. Продвинутые электронные панели ценятся гораздо выше, но предоставляют пользователю более развернутые возможности для индивидуальных настроек и контроля работы.
Некоторые устройства, как например, автоматика САБК, помимо базовых функций, снабжаются встроенным стабилизатором давления. Это позволяет осуществлять более точную регулировку работы газового оборудования
Электронные приборы с возможностью программирования считаются люксовыми. Они дают возможность владельцу задавать оборудованию план работы на длительный период времени с учетом сезонных погодных условий и текущей температуры воздуха на улице.
№1 — автоматика EUROSIT 630
Автоматический энергонезависимый блок EUROSIT 630 производства итальянской компании Sit Group (Eurosit) по продажам занимает лидирующее место на рынке.
Считается универсальным и эффективно работает с парапетными и напольными котлами мощностью от 7 до 24 кВт. Включение/выключение, поджиг запальной горелки и установка желаемой температуры осуществляются с помощью одной ручки с кнопкой.
Модуль Eurosit 630 – это современный агрегат для управления газовым оборудованием. Полностью соответствует международным стандартам и требованиям безопасности, предъявляемым к таким устройствам. Имеет евросертификат качества и гарантию от производителя
Изделие отличается высоким уровнем надежности, выдерживает значительные эксплуатационные нагрузки и имеет обширный функционал. Конструктивные элементы «прячутся» в корпусе, к которому подводятся кабели датчиков и прочие соединительные трубки.
Время зажигания отопительного котла при помощи автоматики Eurosit 630 составляет 10 секунд. Газ сразу же подается в систему и очень скоро помещение прогревается до заданной температуры
Внутри агрегата располагаются отсекатель, пружинный клапан и регулятор давления. Подвод газа осуществляется снизу или сбоку сообразно пожеланиям пользователя. По стоимости агрегат входит в разряд бюджетных.
№2 — модуль Honeywell 5474
Прибор Honeywell 5474 изготовляется немецким концерном Honeywell, уже более сотни лет специализирующимся на разработке и продаже различных видов автоматики. Корректно работает с бытовыми газовыми котлами мощностью до 32 кВт.
Honeywell 5474 – энергонезависимый прибор для управления системой отопления. Оснащен микрофакельными горелками из жаропрочной нержавеющей стали. Они обеспечивают более качественное сгорание газа, снижают выброс в атмосферу вредных веществ и не дают лишней саже откладываться в дымоходе
Автоматическая система Honeywell 5474 снабжена базовым набором контролирующих функций, которые гарантируют эффективную работу котла при абсолютной безопасности для пользователей.
Изделие в авторежиме поддерживает заданную температуру теплоносителя (от 40 до 90 градусов), отключает котел в случае прекращения подачи топлива, отсутствия тяги нужного уровня в дымоходе, возникновения обратной тяги или затухания горелки.
№3 — премиум-автоматика от Honeywell
Кроме недорогих бюджетных моделей компания Honeywell выпускает и другие виды автоматического оборудования, например, люксовые хронотермостаты премиум-серии СТ либо программированные термостаты Honeywell YRLV430A1005/U.
Прибор YRLV430A1005/U при максимально широком функционале обладает дружественным интерфейсом и не вызывает у клиентов никаких сложностей в процессе использования. Стоимость изделия довольно высока, но все же ниже, чем у конкурентов, предлагающих сходные по характеристикам модели
Эти электронные панели позволяют задать греющему оборудованию самые подробные и точные настройки, вплоть до изменения температурного режима несколько раз в день в зависимости от времени суток, погодных условий и личных пожеланий.
№4 — устройство Орион
Автоматическое устройство Орион изготовляется в России. В комплектацию прибора входят пьезоэлектрический розжиг и датчик тяги.
Прибор Орион выглядит просто и имеет минимальный набор функций. Его возможности не слишком велики, но, благодаря лояльной стоимости и элементарному способу управления, агрегат пользуется спросом
Устройство отключает газ в случае произвольного затухания горелки или отсутствия нужной тяги. Когда температура воздуха в помещении снижается, термостат активирует подачу топлива и работа котла возобновляется.
Переход в режим уменьшения пламени при достижении определенной (заданной пользователем) температуры происходит автоматически и позволяет экономить топливный ресурс.
Выводы и полезное видео по теме
Подробное описание принципа работы автоматики, предназначенной для газового котла. Интересные особенности и нюансы контролирующего оборудования:
Как работает автоматика газового отопительного котла. Наглядная демонстрация процесса розжига газового агрегата:
Подробное описание одной из самых популярных моделей автоматики, предназначенной для управления и регулировки газового котла:
Газовая отопительная система, управляемая автоматикой, представляет собой практичный и экономически выгодный вариант домашнего греющего оборудования.
Механический контролер отличается невысокой ценой, надежностью и элементарным способом управления. Электронная панель стоит дороже, но имеет расширенный функционал, позволяющий создавать в помещении максимально комфортные условия.
Приобретать мини-агрегаты лучше в фирменных магазинах, где продается сертифицированный товар, соответствующий всем требованиям, предъявляемым к элементам греющих систем, работающих на газе.
Вам известны тонкости работы автоматики газового оборудования, не отмеченные в статье? Возникли вопросы в ходе ознакомления с материалом? Пишите, пожалуйста, комментарии, делитесь собственным мнением и фотоснимками по теме статьи.
Используемые источники:
- https://kotle.ru/avtomatika/avtomatizatsiya-kotelnoj
- https://mr-build.ru/newteplo/avtomatika-kotelnoj.html
- https://fb.ru/article/291045/avtomatizatsiya-kotelnyih-ustanovok-opisanie-ustroystvo-i-shema
- https://sovet-ingenera.com/otoplenie/kotly/avtomatika-dlya-gazovyx-kotlov-otopleniya.html
