ПТК «АМАКС» — автоматизация котлов типа ПТВМ
Представляем программно-технический комплекс «АМАКС» нового поколения
Разработан для автоматизации управления водогрейными котлами типа ПТВМ, а также паровыми и водогрейными многогорелочными котлами с аналогичными структурами газораспределения и регулирования.
Применение ПТК «АМАКС» позволяет:
1. Внедрить безопасную технологию розжига котла на газе.
- проводится автоматическая вентиляция топки;
- обеспечивается проверка герметичности газового оборудования перед розжигом;
- исключается вероятность заполнения топки газом;
- гарантируется быстрый и безопасный розжиг групп горелок с безударным воспламенением на малом расходе газа и воздуха.
2. Привести систему газоснабжения котла в полное соответствие:
- Техническому регламенту о безопасности сетей газораспределения и газопотребления;
- Правилам безопасности сетей газораспределения и газопотребления;
- СНиП и ГОСТ на системы газоснабжения и горелочные устройства.
3. Обеспечить безопасность эксплуатации котла при работе на газе в любом режиме управления.
- Исключается неправильная последовательность операций розжига котла при автоматическом и ручном розжиге групп горелок, за счет применения программируемого управляющего контроллера и встроенной, для каждой группы горелок, логики защитных блокировок.
- В любом режиме управления поддерживается диагностика причины останова горелок при розжиге и работе котла.
4. Повысить надёжность управления котлом.
- внедрение высокотехнологичного газового оборудования;
- централизованная или распределенная системы управления группами горелок или котлом, исходя из условий эксплуатации для различных типов котлоагрегатов;
- диагностика состояния всей системы;
- резервирование процессорных модулей;
- резервирование информационного обмена с использованием двух коммутаторов.
5. Повысить экономию топлива при эксплуатации котла на газе.
Применение надежного автоматического розжига групп горелок котла уменьшило время розжига котла до 10 минут, что позволило:
- останавливать отдельные котлы (на время нескольких часов) при избытке тепловой мощности котельной;
- разжигать отдельные котлы при нехватке тепловой мощности, избегая непроизводительной эксплуатации на малой нагрузке;
- регулировать в оптимальном режиме технологические процессы работы общекотельного оборудования.
6. Обеспечить работу котла на резервном топливе (мазуте).
Отсечка подачи резервного топлива при помощи защит по котловым параметрам и параметрам топлива.
Допускается ручной розжиг:
- резервного топлива на газовый факел при работающей горелке;
- газа на горелке, работающей на резервном топливе.
Состав и назначение ПТК «АМАКС»
В зависимости от поставленных задач автоматизации и финансовых возможностей заказчика ПТК «АМАКС» может быть реализован от автоматизации групп горелок до полномасштабной АСУ ТП котла.
На рисунке представлена принципиальная схема газопровода котла ПТВМ-30, выполненная согласно Федеральным Нормам и Правилам, и структурная схема управления.
I. Технологическое оборудование:
- блок газооборудования АМАКС-БГ10 или АМАКС-БГ15 для каждой группы из 4-х или из 3-х горелок соответственно;
- комплект защитно-запального устройства (ЗЗУ) для каждой растопочной горелки;
- шибер воздуха для каждой горелки;
- газовое оборудование на общем газопроводе котла;
- направляющий аппарат дымососа;
- направляющий аппарат дутьевого вентилятора (только для котлов ПТВМ-30).
Блок газооборудования АМАКС-БГ10 (АМАКС-БГ15) предназначен для оснащения различных схем газоснабжения, утвержден ФЕДЕРАЛЬНОЙ СЛУЖБОЙ ПО ЭКОЛОГИЧЕСКОМУ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ И АТОМНОМУ НАДЗОРУ и рекомендован как техническое средство, позволяющее обеспечить безопасную технологию розжига и регулирование нагрузки котлоагрегата в соответствии с паспортными характеристиками, а также последующую безопасную эксплуатацию.
Блок газооборудования АМАКС-БГ10 (АМАКС-БГ15) в комплексе с системой управления выполняет следующие функции:
- Обеспечение безопасного розжига с автоматическим контролем герметичности своих запорных устройств;
- Регулирование нагрузки котлоагрегата путем включения/отключения нерастопочных горелок;
- Отсечку газа при нарушении технологических параметров или при погасании факела растопочной горелки;
- Исключение возможности загазованности в топке котла и обеспечение мягкого розжига горелки без «хлопка» в топке.
Принципиальная схема газопровода котла ПТВМ-30 (2 группы горелок, по 3 горелки в группе)
Блок газооборудования АМАКС-БГ10 (АМАКС-БГ15):
- Клапан отсечной (ПЗК) с электроприводом перед группой горелок (1-1), обеспечивает подачу/отключение газа к группе горелок (взвод плавный, закрытие мгновенное);
- Клапан отсечной (ПЗК) с электроприводом перед каждой горелкой (1-2), обеспечивает подачу/отключение газа к горелке (взвод плавный, закрытие мгновенное);
- Клапан безопасности электромагнитный (1-4) обеспечивает соединение с атмосферой межклапанного пространства (объем газопровода между клапанами (1-1) и (1-2) при закрытом состоянии клапанов;
- Дроссельная заслонка с электроприводом (1-3) обеспечивает безударный розжиг растопочной горелки группы на минимальном расходе газа;
- Клапан запальника электромагнитный (1-6) обеспечивает управление подачей газа к запальнику;
- Клапан контроля герметичности электромагнитный (1-5) в комплекте с калиброванным дросселем (1-9) и датчиком-реле давления (1-12), обеспечивают возможность дистанционной/автоматической проверки плотности арматуры Блока газооборудования;
- Ручные шаровые краны (1-7), (1-8) при работе всегда открыты и используются для ремонтного отключения арматуры Блока газооборудования;
- Ручной шаровой кран (1-10) используется для подключения баллона со сжиженным газом при розжиге на мазуте;
- Клапан для манометра (1-11) используется для установки датчика-реле давления с возможностью визуального контроля давления газа.
Комплект ЗЗУ:
- Электрозапальник с контрольным электродом (2);
- Источник высокого напряжения;
- Прибор контроля пламени запальника горелки.
ЗЗУ устанавливается на каждую растопочную горелку.
Газовое оборудование на общем газопроводе котла:
- Задвижка (7);
- Кольцо-заглушка (8);
- Диафрагма для измерения расхода газа (9);
- Продувочные свечи (10) и (11);
- Свеча безопасности (12);
- Регулирующая заслонка с электроприводом (13).
Воздушные шиберы (3) с электроприводом (4) на воздуховоде к каждой горелке необходимы для:
- Поддержания постоянного давления воздуха перед горелкой;
- Обеспечения плавного розжига на малых расходах воздуха.
Направляющий аппарат дымососа (5) с электроприводом (6) на дымоходе котла необходим для поддержания оптимального разрежения в топке.
II. Оборудование КИП и А
Набор всех необходимых датчиков и измерительных преобразователей технологических параметров, позволяющий обеспечить дистанционное и по месту управление группами горелок, контроль их работы.
III. Автоматизация газовых горелок
Решается задача автоматической опрессовки и розжига групп горелок.
Шкаф ШГУ-ПТ является локальной системой обеспечения функций контроля и управления арматурой и защит группы горелок.
Предназначен для дистанционного и автоматического управления электрифицированной арматурой Блока газооборудования АМАКС-БГ.
Алгоритмы управления газовым оборудованием соответствуют требованиям технологических защит и блокировок согласно Федеральных Норм и Правил в области промышленной безопасности.
В части управления группой горелок шкаф обеспечивает:
- проведение контроля герметичности Блока газооборудования группы горелок;
- автоматический розжиг и останов группы горелок с соблюдением блокировок и защит;
- возможность ручного розжига (со средств оперативного пульта или АРМ оператора).
Система управления группами горелок предполагает наличие всех необходимых датчиков и приборов, позволяющих дистанционно и по месту управлять группами горелок и контролировать их работу.
На передней панели шкафа расположены:
- технологический пульт управления;
- основные кнопки управления «Опрессовка», «Розжиг», «Стоп».
IV. Автоматизация горелок и котлоагорегата
Решается задача автоматизации управления, защит и регулирования котлоагрегата.
Для решения задачи автоматического контроля герметичности и розжига растопочных и нерастопочных горелок используются шкафы ШГУ-ПТ.
ШГУ-ПТ осуществляет локальное управление группой горелок.
Количество шкафов определяется числом групп горелок и устанавливаются непосредственно около них.
- автоматическую вентиляцию топки перед розжигом;
- управление технологическим процессом работы котла;
- автоматическое регулирование давлений газа перед котлом;
- разрежение в топке и защита котла по всем параметрам согласно требованиям действующих нормативных документов.
Система управления обеспечивает:
- надежность управления розжигом и работой котлоагрегата за счет внедрения современной системы управления на базе промышленного ПТК, отвечающего требованиям автоматизированных систем к:
- функциональности;
- защищенности;
- отказоустойчивости.
- простоту и малое время ремонтных работ на уровне контроллера, за счет модульности всех его элементов;
- минимизацию ошибок управления, за счет блокировок от запрещенных действий и развитой сигнализации;
- улучшение условий работы персонала за счет:
- удобного интерфейса системы;
- хранения архива аварийных сообщений;
- автоматического выполнения ответственных операций подготовки котла к розжигу и розжига горелки.
Шкаф соответствует группе условий эксплуатации в части воздействия механических факторов окружающей среды – М4 ГОСТ 17516.1-90.
Контроллер шкафа выполнен согласно НТД для контроллера защит и управления. Открытый и стандартный протокол информационного обмена позволяет:
- использовать систему как часть более широкой информационной сети;
- осуществлять обмен данными с другими системами.
ШУК-ПТ обеспечивает управление котлом и группами горелок:
- по месту с кнопок на двери шкафа;
- со стационарного пульта;
- командами с АРМ оператора, при организации верхнего уровня управления котлом, поступающими по дублированному каналу связи RS-485 (MODBUS) или по Ethernet.
На передней двери шкафа расположены:
- световые индикаторы, предназначенные для контроля наличия напряжения питания;
- индикаторы технологического состояния;
- кнопки основных команд.
V. Полномасштабная АСУ ТП котлоагрегата
Решается задача автоматического управления, защит и регулирования котлоагрегата с организацией автоматизированного рабочего места оператора.
Структура взаимосвязей ПТК «АМАКС»
АРМ оператора включает в себя (базовый вариант):
- два компьютера, с установленной фирменной SCADA-системой;
- конвертеры (USB/RS-485) или коммутаторы Ethernet;
- две функциональные клавиатуры;
- принтер.
Визуализация технологического процесса на АРМ оператора
АРМ оператора (компьютерная информационно-управляющая система – КИУС) обеспечивает:
- удобную графическую форму отображения технологического процесса;
- возможность подачи команд;
- регистрацию и архивирование технологических параметров.
Информация на экранах мониторов КИУС и пультах шкафов в виде мнемосхем и текстовых сообщений непрерывно и полно отражает состояние процесса управления и ПТК.
Взаимодействие оператора с ПТК не требует специальной подготовки, т.к. он оперирует с функциональной клавиатурой и/или опциями меню, контролируя изменение цвета, появление предупредительных и аварийных сообщений, звук.
Цветовая гамма, названия клавиш функциональной клавиатуры и система подтверждения действий снижают вероятность ошибок персонала.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ.
Расширение структуры ПТК и увеличение объема сбора инфор- мации
Поставленная задача решается путем применения универсальных шкафов ШДФ.
- Универсальность конструкции контроллера позволяет на основе единой элементной базы дополнительно решать задачи автоматизации, регулирования, сбора данных, мониторинга;
- Интеграция ШДФ с базовым составом ПТК позволяет создавать законченный функциональный комплекс станции, котельной или отдельных узлов;
- Управление шкафами осуществляется с переносного пульта или АРМ оператора;
- Обмен шкафов ШДФ данными с КИУС производится по отдельной сети RS-485 (MODBUS) или по Ethernet;
- В шкафах ШДФ используются функционально законченные комплекты сигналов регуляторов, управления задвижками, управления насосами, информационного обмена с приборами и датчиками, что упрощает проектирование и эксплуатацию.
Таким образом, при решении задач приведения системы газоснабжения котла в полное соответствие с Техническим регламентом о безопасности сетей газораспределения и газопотребления, Правилами безопасности сетей газораспределения и газопотребления и создании автоматизированной системы управления, мы предлагаем следующие варианты решения:
I вариант ПТК «АМАКС»
Автоматизация групп газовых горелок
Наиболее экономичный вариант создания ПТК, поставленная задача ограничена автоматическим контролем герметичности Блоков газооборудования АМАКС-БГ и розжигом групп горелок.
Решает задачу автоматизации процессов контроля герметичности Блоков газооборудования АМАКС-БГ и розжига горелок, на основе локальной системы обеспечения функций защит, контроля и управления арматурой группы горелок.
Система управления обеспечивает:
- контроль герметичности Блоков газооборудования горелок;
- автоматический розжиг и останов группы горелок с соблюдением блокировок и защит;
- регулирование давления газа и воздуха перед группой горелок;
- возможность ручного розжига.
II вариант ПТК «АМАКС»
Полномасштабная АСУ ТП котлоагрегата
При создании полномасштабного ПТК «АМАКС» выполняется автоматическое, дистанционное и ручное управление котлоагрегатом, предпусковые операции, выход на полную нагрузку, работа и останов котла.
Система управления построена по многоуровневой схеме и обеспечивает:
- автоматическую вентиляцию топки перед розжигом;
- автоматический контроль герметичности Блоков газооборудования АМАКС-БГ группы горелок;
- автоматический розжиг и останов горелок с соблюдением блокировок и защит;
- управление технологическим процессом работы котла;
- автоматическое регулирование давлений газа и воздуха перед группами горелок;
- автоматическое регулирование процессов горения и главных параметров работы котла;
- защиты котла по всем параметрам согласно требованиям промышленной безопасности на объектах газоснабжения, СНиП для реконструкции и эксплуатации газопотребляющих установок и ГОСТ 21204-97;
- сбор, обработку и хранение информации о работе котла;
- удобное управление котлоагрегатом с рабочего места оператора.
Реализация полномасштабного ПТК «АМАКС» возможна в два этапа:
- Выполнение автоматизации управления группами горелок и котлоагрегатом;
- Организация автоматического рабочего места оператора.
При выборе любого состава ПТК «АМАКС»:
- обеспечивается построение функционально законченных систем управления;
- комплексно решается проблема приведения системы газоснабжения в соответствие с требованиями Технического регламента о безопасности сетей газораспределения и газопотребления;
- система автоматизации остается открытой для дальнейшего расширения и наращивания.
Эффект от внедрения ПТК «АМАКС»
Высокие технико-экономические показатели полномасштабных информационно-управляющих систем управления котлоагрегатами на базе ПТК «АМАКС» подтверждены их успешной эксплуатацией на многих ТЭЦ, ГРЭС, РТС и котельных, что позволяет:
- увеличить коэффициент полезного действия котлов;
- значительно снизить повреждаемость тепловых сетей за счет плавного регулирования нагрузки;
- существенно повысить надежность работы котельной, за счет:
- внедрения высокотехнологичного газового оборудования;
- внедрения современной системы управления котлоагрегатами;
- резервирования процессорных модулей;
- полного резервирования сетевого обмена с использованием двух коммутаторов.
- обеспечить контроль выполнения технологии производства обслуживающим персоналом и исключить субъективные факторы из процесса управления котлами.