Автоматизация горелок энергетических котлов

Представляем программно-технический комплекс «АМАКС» нового поколения

Разработан для автоматизации управления горелками паровых многогорелочных котлов.

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 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 горелок за счет применения программируемого управляющего контроллера, качественного технологического программного обеспечения, удобных средств визуализации и управления.
• В любом режиме управления поддерживается диагностика и архивирование причины останова горелок при розжиге и работе котла.

4. Повысить надёжность управления котлом.

• внедрение высокотехнологичного газового оборудования;
• централизованная или распределенная системы управления горелками или котлом, исходя из условий эксплуатации для различных типов котлоагрегатов;
• диагностика состояния всей системы;
• резервирование процессорных модулей;
• резервирование информационного обмена.

5. Обеспечить удобное управление мощностью.

Использование регулирующей заслонки для каждой горелки позволяет поддерживать оптимальный режим горения, эффективно изменять мощность котла и распределение мощности по горелкам.

6.Обеспечить работу котла на резервном топливе (мазуте).

Отсечка подачи резервного топлива к котлу при помощи поддержки 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 в ПТК «АМАКС» могут быть реализованы:

• в части автоматизации технологического управления и защит горелок;
• в части автоматизации функций управления, регулирования и защит котлоагрегата;
• в части вспомогательных операций управления;
• в части функций сбора, индикации и архивирования дополнительных параметров.

На рисунке представлена принципиальная схема газопровода многогорелочного парового котла энергоблока, выполненная согласно Федеральным Нормам и Правилам, и структурная схема управления.

I. Технологическое оборудование:

• блок газооборудования АМАКС-БГ8 для каждой горелки;
• комплект защитно-запального устройства (ЗЗУ) для каждой горелки;
• шибер воздуха для каждой горелки;
• газовое оборудование на общем газопроводе котла;
• направляющие аппараты дымососа и вентилятора.

Блок газооборудования АМАКС-БГ8 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 расхода газа через горелки от нуля до номинального значения , а также последующую безопасную эксплуатацию котлоагрегата.

Блок газооборудования АМАКС-БГ8 в комплексе с системой управления выполняет следующие функции:

• Обеспечение безопасного розжига горелки с автоматическим контролем герметичности своих запорных устройств;
• Регулирование расхода газа;
• Отсечку газа при нарушении технологических параметров или при погасании факела горелки;
• Исключение возможности загазованности в топке котла и обеспечение мягкого розжига горелки без «хлопка» в топке.

Принципиальная схема газопровода многогорелочного парового котла энергоблока

Блок газооборудования АМАКС-БГ8:

• Клапан отсечной (ПЗК) с электроприводом (1-1), (1-2) обеспечивает подачу/ отключение газа к горелке (взвод плавный, закрытие мгновенное);
• Клапан безопасности электромагнитный НО (1-4) обеспечивает соединение с атмосферой межклапанного пространства (объем газопровода между клапанами (1-1) и (1-2)) при закрытом состоянии клапанов;
• Регулирующая заслонка с электроприводом (1-3) обеспечивает управление расходом газа через горелку;
• Клапан запальника электромагнитный НЗ (1-6) обеспечивает управление подачей газа к запальнику;
• Клапан контроля герметичности электромагнитный НЗ (1-5) в комплекте с калиброванным дросселем(1-10) и датчиком-реле давления (1-13) обеспечивают возможность дистанционной/автоматической проверки плотности арматуры блока;
• Ручные шаровые краны (1-8), (1-9), (1-15) при работе блока всегда открыты и используются для ремонтного отключения арматуры блока;
• Ручной шаровой кран (1-7) при работе всегда закрыт и используется для продувки газопровода перед блоком;
• Ручной шаровой кран (1-11) используется для подключения баллона со сжиженным газом при розжиге на мазуте;
• Клапан для манометра (1-12) используется для установки датчика-реле давления (1-13) с возможностью визуального контроля давления газа;
• Гребенка КИПиА с клапанами для манометров (1-14) предназначена для подключения контрольно-измерительных приборов.

Комплект ЗЗУ:

• Электрозапальник с контрольным электродом (2);
• Источник высокого напряжения;
• Прибор контроля пламени запальника горелки.

ЗЗУ устанавливается перед каждой горелкой.

Газовое оборудование на общем газопроводе котла:

• Задвижка с электроприводом (7);
• Кольцо-заглушка (8);
• Диафрагма для измерения расхода газа (9);
• Регулирующая заслонка с электроприводом (15);
• Предохранительно-запорный клапан (16);
• Задвижка ремонтная (17).

При установке Блоков газооборудования, ПЗК котла допускается не предусматривать.

Направляющий аппарат вентилятора (3) с электроприводом (4) на воздуховоде к котлу и индивидуальный воздушный шибер (13) с электроприводом (14) перед горел- кой необходимы для:

• Поддержания постоянного давления воздуха перед котлом;
• Обеспечения плавного розжига на малых расходах воздуха;
• Поддержания оптимального соотношения «газ-воздух» при работе горелки.

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 горелками, контроль их работы.

III. Автоматизация управления горелками и подготовка котлоагрегата к розжигу

ПТК энергетического котлоагрегата строится по распределенной структуре с применением контроллеров. Контроллер шкафа выполнен согласно НТД для контроллера защит и управления.

Алгоритм управления газовым оборудованием соответствует требованиям технологических защит и блокировок согласно Федеральных Норм и Правил в области промышленной безопасности.

Для решения задачи автоматической опрессовки и розжига горелок используются шкаф МГБ.АМАКС.

Шкаф МГБ.АМАКС является локальной системой обеспечения функций контроля, защит, регулирования арматурой горелки.

Предназначен для дистанционного и автоматического управления электрифицированной арматурой марки «АМАКС» и устанавливается на каждую горелку.

Возможна расширенная версия Шкафа совмещающего в своем составе функции управления горелкой и силовые цепи управления приводами:

• шибера воздуха горелки;
• регулирующей заслонки газа горелки.

В части управления горелкой шкаф обеспечивает:

• выполнение опрессовки газового блока горелки;
• автоматический розжиг и контроль горелки с соблюдением блокировок и защит
• регулирование давления газа и воздуха перед горел- кой;
• возможность ручного розжига (со средств оперативного пульта или АРМ оператора), с соблюдением блокировок и защит.

На передней панели шкафа расположены:

• технологический пульт управления;
• основные кнопки управления «Опрессовка», «Розжиг», «Стоп».

Система управления горелками предполагает наличие всех необходимых датчиков и приборов, позволяющих дистанционно и по месту управлять горелками и контролировать их работу.

Для информационной связи между горелками и функций управления котлоагрегатом используется шкаф ШУК-ЭК.

Управление технологическим процессом котлоагрегата осуществляется со шкафа ШУК-ЭК или с АРМ оператора.

Структура взаимосвязей ПТК «АМАКС»

Шкаф ШУК-ЭК является концентратором информационного обмена между компьютером АРМ оператора и шкафами управления горелок ШГУ и позволяет:

• собирать и обрабатывать данные от горелок с целью дальнейшей передачи об- работанных данных на компьютер АРМ;
• обеспечить информационный обмен между горелками, необходимый для управ- ления розжигом и взаимодействия горелок;
• провести вентиляцию топки перед розжигом;
• поддерживать заданное давление газа перед котлом;
• регулирование давления воздуха перед котлом;
• регулирование разрежения в топке;
• коррекцию регулирования воздуха на горелках по концентрации кислорода в дымовых газах;
• распределение нагрузки на горелки.

На передней панели шкафа расположены:

• световые индикаторы для контроля наличия напряжения питания;
• технологический пульт;
• кнопки основных команд;
• индикаторы технологического состояния.

Все функции управления и визуального контроля технологической процесса поддерживаются также с автоматического рабочего места оператора.

АРМ оператора включает в себя (базовый вариант):

• два компьютера, с установленной фирменной SCADA-системой;
• конверторы (USB/RS-485) или коммутаторы Ethernet;
• две функциональные клавиатуры;
• принтер.

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.

Визуализация технологического процесса на АРМ оператора

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ

Расширение структуры ПТК и увеличение объема сбора информации

IV. Сбор дополнительных параметров с датчиков и исполнительных систем котлоагрегата

Поставленная задача решается путем применения универсальных шкафов ШДФ.

• Универсальность конструкции контроллера позволяет на основе единой элементной базы дополнительно решать за- дачи 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 пуль- та или АРМ оператора;
• Обмен шкафов ШДФ данными с КИУС производится по от- дельной сети RS-485 (MODBUS);
• 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 технологического управления горелками

Наиболее экономичный вариант создания ПТК, поставленная задача ограничена автоматической опрессовкой и розжигом горелок, без изменения:

• существующих технологических схем котлоагрегата;
• методов вентиляции топки;
• котлового регулирования;
• защит котлоагрегата.

Решает задачу автоматизации процесса опрессовки и розжига горелок, на основе локальной системы обеспечения функций защит, контроля и управления арматурой горелок.

Система управления обеспечивает:

• опрессовку Блоков газооборудования горелок;
• автоматический розжиг и останов горелок с соблюдением блокировок и защит;
• регулирование давления газа и воздуха перед горелками;
• возможность ручного розжига.

II. вариант ПТК «АМАКС»

Автоматизация технологического управления горелками и подготовка котлоагрегата к розжигу

ПТК «АМАКС» включает в себя автоматизацию горелок и дополнительные автоматизированные функции:

• контроль герметичности блоков газооборудования АМАКС-БГ горелок;
• автоматический розжиг и останов горелок с соблюдением блокировок и защит;
• регулирование давления газа и воздуха перед горелками;
• возможность ручного розжига;
• вентиляция топки;
• регулирование давления газа и воздуха перед котлом;
• регулирование разрежения в топке.

ПТК «АМАКС» может быть расширен и интегрирован в любую АСУ ТП котлоагрегата как часть более широкой информационной сети.

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:

• снизить повреждаемость тепловых сетей за счет плавного регулирования нагрузки;
• существенно повысить надежность работы 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 исключи ь субъективные факторы из процесса управления котлами.
• повысить удобство и эргономику управления;
• уменьшить время, затрачиваемое на подготовку котлоагрегата к розжигу горелок.