Контрольно-измерительные приборы и системы автоматизации

Средства измерения, которые используются в котельных для контроля технологических параметров, принято называть контрольно- измерительными приборами (КИП).

В котельных для контроля технологических параметров используются контрольно-измерительные приборы (КИП) следующих типов:

• • для правильного ведения эксплуатационных режимов - показывающие приборы;
• • для параметров, которые могут привести к аварии, - сигнализирующие, показывающие или регистрирующие приборы,
• • для параметров, необходимых для анализа работы оборудования и хозяйственных расчетов - регистрирующие или интегрирующие приборы.

Наиболее экономичное использование приборов с совмещенными функциями: показание и сигнализация; показание и регистрация; регистрация и интегрирование и т.п.

Основная классификация средств измерения предусматривает подразделение их по роду измеряемой величины. Условно приняты следующие названия наиболее распространенных приборов, предназначенных для измерения:

• • температуры - термометры (жидкостный, манометрический, термоэлектрический, сопротивления) и пирометры;
• • давления - манометры, вакуумметры, мановакуумметры, тягомеры, напоромеры, тягонапоромеры и барометры;
• • разности давлений (перепада) - дифманометры;
• • расхода и количества - расходомеры и счетчики;
• • уровня жидкости - уровнемеры, указатели уровня;
• • состава продуктов сгорания - газоанализаторы, (в том числе кислородомеры), кондуктомеры.

Кроме указанных, могут использоваться также приборы контроля пламени, сигнализаторы загазованности, газовые индикаторы и пр.

В паровых котлах с давлением до 0,7 кгс/см“ и водогрейных котлах с температурой до 115 ° С показывающими приборами должны контролироваться следующие технологические параметры: давление газа перед горелкой; давление воздуха перед горелкой; разрежение в топке; разрежение за котлом; температура воды перед котлом; температура на выходе котла; давление пара в барабане; уровень воды в барабане.

Средства измерения также должны устанавливаться для измерения ряда общекотельных параметров: температуры прямой и обратной циркуляционной воды, количества и температуры возвращенного конденсата, давления, температуры и расхода газа, давления воды в питательных магистралях и др.

Автоматика - это совокупность механизмов и устройств, автоматически действующих в системах автоматического регулирования.

Термин «автоматика» происходит от греческого «аиФтаШв»- «самодействующий» и указывает на то, что устройство самостоятельно, без участия человека, выполняет порученные операции.

Технические устройства, которыми выполняются различные функции процесса управления, являются автоматическими устройствами или средствами автоматики.

Использование методов и средств автоматики для преобразования неавтоматических процессов в автоматические называется автоматизацией.

Автоматизация котельной - это обеспечение необходимого режима работы оборудования с помощью средств автоматики. В зависимости от уровня использования этих средств автоматизация может быть полной, комплексной и частичной.

При полной автоматизации обслуживающий персонал отсутствует и его функции сведены к периодическому надзору за работой оборудования и исправлению возникающих повреждений.

При комплексной автоматизации обслуживающий персонал постоянно наблюдает за работой оборудования и систем (или средств) автоматического регулирования (САР).

При частичной автоматизации автоматизированы отдельные агрегаты или даже их части.

Эксплуатация котельных без средств автоматики запрещается.

В зависимости от выполняемых автоматическими устройствами функций различают следующие основные виды автоматизации: автоматические измерение и контроль; автоматическая сигнализация; автоматическое управление; автоматическое регулирование; автоматическая защита.

Автоматические измерения и контроль позволяют с помощью средств измерений непрерывно или периодически контролировать количественные и качественные показатели технологического процесса (например, давление газа, наличие факела, полнота сгорания и т.д.), передавать данные на пульт диспетчера или оператора и при необходимости регистрировать измеряемые параметры.

Автоматическая (технологическая) сигнализация предназначена для передачи сигналов, информирующих обслуживающий персонал (оператора или диспетчера) о состоянии технологического оборудования и отклонения параметров, которые контролируются, от нормы.

Сигнализация - световая и звуковая, а по информации:

• • предупредительная - сигнализация момента пуска оборудования, начала технологического процесса и т.д.;
• • исполнительская- контроль выполнения распоряжений обслуживающего персонала, например, загорание сигнальной лампы «Отсечка газа»;
• • аварийная - сообщение обслуживающему персоналу о нарушении производственного процесса.

Автоматическое управление предназначено для пуска и останова котлов, насосов, вентиляторов, дымососов и т.д. По степени участия человека во включении и отключении устройства автоматического управления подразделяются на полуавтоматические и автоматические.

В первом случае приведение в действие автоматического устройства проводится путем нажатия на кнопку или поворотом ручки ключа из пульта управления (дистанционное управление) или непосредственно возле агрегата (местное управление).

Во втором случае импульсы посылаются датчиками, которые контролируют режим работы (например, автоматическое включение подпитывающего насоса при убывании воды из сети).

Автоматическое регулирование предназначено для поддержания без участия человека на протяжении заданного промежутка времени с необходимой точностью заданных режимов технологического процесса.

В зависимости от характера измерения задающего воздействия различают системы автоматического регулирования стабилизации, программного регулирования и слежения.

В системах стабилизации задающее воздействие постоянно, в системах программного регулирования изменяется по ранее заданному закону, а в следящих системах также изменяется, но закон изменения ранее не известен и задачей системы является обеспечение слежения за регулируемой величиной по мере изменения задающей величины.

Автоматическая защита предназначена для предотвращения повреждений оборудования при возникновении предаварийных режимов. Устройства автоматической защиты прекращают контролируемый процесс (например, процесс горения путем прекращения подачи газа) или обеспечивают другие меры ликвидации опасности (открывают предохранительные клапаны для снижения давления в котле и т.п.).

Автоматическая защита, контроль и сигнализация на котельных связаны между собой. Сначала подается сигнал об отклонении контролируемого параметра от заданного значения, а затем, когда отклонение превысит допустимый уровень, срабатывает автоматическая защита (отсекается подача газа) и выдается соответствующий сигнал.

Объем автоматического регулирования котла определяется проектной организацией в каждом конкретном случае в зависимости от производительности, технологии и режима работы. Как правило, на котлах регулируются процесс горения и питания котла водой.

Действие автоматики безопасности должно приводить к отключению подачи газа к горелкам при отклонении контролируемых параметров за пределы допустимых значений. Учитывая, что аварийные режимы возникают чаще всего из-за неправильных действий обслуживающего персонала при пуске котла, в схему автоматики безопасности в качестве составной части включается дистанционный и автоматический розжиг, в процессе которого должны быть обеспечены:

• • контроль за правильным выполнением предпусковых операций;
• • включение тягодутьевых машин;
• • заполнение котла водой;
• • контроль за нормальным состоянием параметров при пуске;
• • дистанционный розжиг запальника со щита управления.

Котлы с камерным сжиганием всех видов топлива и с механическими топками для твердого топлива должны иметь автоматику безопасности.

Автоматика безопасности котлов, работающих на газообразном или жидком топливе, должна обеспечивать прекращение подачи топлива при прекращении подачи электроэнергии, при неисправности цепей защиты и при погасании факелов горелок, отключение которых при работе котла не допускается, а также при достижении предельных значений следующих параметров:

• а) давления топлива перед горелкой;
• б) разрежения в топке для котлов с уравновешенной тягой;
• в) температуры воды на выходе из водогрейного котла;
• г) давления воздуха перед горелкой с принудительной подачей воздуха;
• д) уровня воды в паровом котле;
• е) давления пара в паровом котле;
• ж) давления воды на выходе из водогрейного котла.

Автоматика безопасности котлов с механической топкой

должна отключать подачу топлива и дутьевые вентиляторы при прекращении подачи электроэнергии, а также при достижении предельных значений следующих параметров:

• а) температуры воды на выходе из водогрейного котла;
• б) давления воды на выходе из водогрейного котла;
• в) разрежения в топке для котлов с уравновешенной тягой;
• г) уровня воды в паровом котле;
• д) давления пара в паровом котле.

На паровых котлах должны быть установлены автоматические звуковые сигнализаторы верхнего и нижнего предельных положений уровня воды.

Паровые и водогрейные котлы при камерном сжигании топлива должны быть оборудованы автоматическими устройствами для прекращения подачи топлива в топку в случаях:

• а) погасания факела в топке;
• б) отключения дымососов или прекращения тяги;
• в) отключения всех дутьевых вентиляторов;
• г) неисправности автоматики безопасности.

Реализация схем автоматики безопасности осуществляется либо в составе комплектных устройств автоматики, либо с помощью отдельных автоматических устройств в необходимом наборе.

Основное направление автоматизации котельных в настоящее время - создание комплектных систем контроля, регулирования и защиты, которые обеспечивают автоматизацию основных взаимосвязанных технологических процессов в котлах и вспомогательном оборудовании котельных. В настоящее время распространены разнообразные системы автоматики комплектов средств управления (например, КСУМ - комплект средств управления модернизированный).

В котельных, как правило, схемы технологической сигнализации выполняются раздельно для котлов и вспомогательного оборудования. В зависимости от компоновки щитов автоматики звуковой сигнал может быть общим для всех схем или отдельным для каждой. Кроме того, имеются схемы сигнализации на всю котельную, разрешающие включать звуковой сигнал, осуществлять его опробование и снятие, а также опробование световых сигналов.

Принцип построения общих звеньев схемы технологической сигнализации котельных заключается в следующем:

• • используются двухламповые световые табло (для повышения надежности) и предусматривается устройство, которое разрешает проверять работу всех ламп световых табло;
• • после приема сигнала и снятия звука схема должна быть готовой к принятию следующего сигнала независимо от того, возвратился ли предыдущий сигнализирующий параметр в норму;
• • звуковой сигнал должен сопровождать каждый световой сигнал (для привлечения внимания обслуживающего персонала).

При построении схемы технологической сигнализации учитываются следующие условия:

• • в процессе пуска должна работать только световая сигнализация, а звуковой сигнал на это время должен быть блокирован;
• • при наличии в котельной только центрального щита управления звуковой сигнал должен быть общим для всех схем сигнализации;
• • схема сигнализации котлов должна иметь отключающее устройство от общих звеньев сигнализации.

В котельных с постоянным обслуживающим персоналом должна предусматриваться следующая светозвуковая сигнализация в случаях:

• • останова котла (при срабатывании автоматики безопасности) и возникновении причины останова;
• • повышения или понижения давления газа;
• • понижения давления воды в питательных линиях;
• • понижения или повышения давления воды в обратном трубопроводе тепловой сети;
• • понижения или повышения уровня воды во всех баках, которые есть в котельной;
• • понижения давления (ухудшения вакуума) в деаэраторе.