Принцип управления котлами, работающими на природном газе.

Промышленные котлы разделяются по теплоносителю (выходной продукт) на котлы водогрейные и паровые, также водогрейные котлы разделяются по температурному уровню теплоносителя на низкотемпературные котлы где температура теплоносителя не превышает 115⁰С и на высоко температурные с температурой теплоносителя до 150^оС, паровые котлы в свою очередь делятся на энергетические котлы где вырабатываемый пар используется в паровых турбинах для выработки электрической энергии и промышленные котлы которые вырабатывают пар для технологических нужд.

На нашем предприятии для решения производственных задач, используются несколько типов котлов, это низкотемпературный водогрейный котел, который обеспечивает теплоносителем производственные и бытовые помещения, а также жилой посёлок и паровой промышленный котёл, вырабатывающий пар для регенерации диэтиленгликоля в цехе очистки и осушки газа.

Для безопасной и безаварийной работы каждый котёл оснащён системой безопасности котла, которая обеспечивает нормальный пуск и останов котла по заданному алгоритму, поддержание всех технологических параметров котла в рабочем диапазоне, а также отображение параметров на цифровом или световом табло, контроль аварийных параметров, а при их нарушении осуществляет аварийный останов котла.

Каждый тип котла по своему индивидуален и требует создания своего алгоритма защит и управления. Существует дискретный алгоритм управления и алгоритм работающий по закону ПИД регулирования. До недавнего времени дискретная автоматика безопасности котла строилась на реле и имела много недостатков, один из самых важных недостатков это невозможность плавного регулирования нагрузки котла, то есть нагрузка регулируется путем подачи газа на горелку в количестве 25% и 100% (малое и большое горение) что в свою очередь губительно сказывает на долговечность котла за счёт постоянного нагрева и охлаждения трубных пучков. Современные средства автоматизации позволили создавать качественную и надёжную автоматику безопасности котла, которая позволяет точно поддерживать заданный режим работы котла.

Рассмотрим автоматику безопасности парового котла ДКВР установленного в котельной ЛПУМГ, данная автоматика построена на основе микроконтроллеров LFL и Siemens. После подачи команды ПУСК на контролер, запускается алгоритм проверки параметров котла (Р газа перед клапаном безопасности, уровень воды в барабане, Р воды подпитки, наличие пламени на горелках(его не должно быть перед пуском), исходное состояние исполнительных устройств (положение воздушного шибера, шибера дымососа, положение газового запорного устройства, запорного устройства в коллекторе подпитки)), если все параметры в норме запускается алгоритм проверки герметичности клапана безопасности и отсечных клапанов горелок. После положительной проверки герметичности запускается вентилятор надува воздуха и дымосос. МК даёт команды на исполнительные серво привода шиберов и открывает их на 100% для продувки топки котла, после задаёт начальное давление воздуха на горелках и разряжение в топке для розжига горелок. Розжиг горелок осуществляет МК LFL по алгоритму розжига горелки. Подаётся команда на открытие клапана запальника и электроподжиг, далее происходит 10 сек. контроль розжига запальника который контролируется датчиком пламени ультрафиолетового излучения QRA, после успешного розжига запальной горелки МК LFL даёт команду на открытие отсечных клапанов горелок и происходит розжиг основных горелок, на этом алгоритм розжига горелок заканчивается и МК LFL формирует сигнал розжиг завершен. Плавно прогревая котёл, МК Siemens запускает алгоритм регулирования нагрузки, для поддержания заданного с панели управления давления теплоносителя, в нашем случае это пар. Весь процесс регулирования и поддержания давления пара происходит по закону ПИД регулирования, где МК воздействуя на запорные устройства с сервоприводами поддерживает необходимый уровень воды в барабане котла и подаёт нужное количество газа, воздуха (согласно режимной карты котла) на горелки, для выработки заданного количества теплоносителя (пара). Во время работы котла микроконтроллеры проводят непрерывный мониторинг технологических параметров, в случае небольших отклонений от заданных величин, на панели оператора формируется предупредительная световая и звуковая сигнализация. При критическом изменении параметров или состояния электромеханизмов, формируется аварийная световая и звуковая сигнализация. Запускается алгоритм аварийной остановки котла, при котором закрывается клапан безопасности, отсечные клапана горелок что приводит к погасанию пламени на горелках. Вентилятор надува воздуха и дымосос остаются в работе для охлаждения топки котла. Так же продолжается регулировка уровня воды в барабане, так как выработка пара ещё не закончилась, из за высокой температуры в топке.

 

Для повышения безопасности работы котлов, автоматика безопасности строится с применением средств измерения прямого действия, которые контролируют аварийные параметры (Р газа (низкое, высокое) t воды в котле высокое, Р воды в котле высокое), способ контроля электрической цепи этих параметров в нормальном состоянии замкнутая цепь. Это в свою очередь исключает возможность потери контроля за аварийным параметром из за обрыва соединительной линии.