СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к автоматизации технологических процессов и промышленных установок, в частности при подогреве воздуха в промышленных котельных.
Известна система автоматизации котла, работающего на твердом топливе, (Сапилов А. В. Рудничная автоматика. - М., Недра, 1979, с.228-233), содержащая пост управления котлом, пускатели механизмов котла, датчики контроля технологических параметров, датчики контроля состояния механизмов котла.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является система автоматизации котельной установки на базе аппаратуры «Контур» (Батицкий В. А. Автоматизация производственных процессов и АСУТП в горной промышленности. - М., Недра, 1991, с.209-217), содержащая пульт дистанционного управления котельной, посты управления котлами, пускатели механизмов котлов, датчики контроля технологических параметров, датчики контроля состояния механизмов котлов. Система обеспечивает возможность автоматизации процессов горения и питания котлоагрегатов, процессов водоподготовки, топливоподачи и золоудаления. Кроме того, в случае аварийной ситуации система автоматизации осуществляет автоматическую защиту и прекращение топливоподачи, что сопровождается сигнализацией.
Недостатками описанных систем автоматизации котельных установок являются низкая надежность, обусловленная применением релейно-контакторных схем контроля и управления, сложность и трудоемкость монтажа, наладки и последующей эксплуатации, большой расход кабельной продукции, а также невозможность включения котельной установки в систему диспетчеризации шахты.
Задачами полезной модели являются повышение надежности и упрощение монтажа, наладки и эксплуатации системы, сокращение расхода кабельной продукции и включение котельной установки в систему диспетчеризации шахты.
Решение указанных задач достигается за счет того, что в описанную систему автоматизации котельной установки, содержащую пульт дистанционного управления котельной, посты управления котлами, пускатели механизмов котлов, датчики технологических параметров, датчики контроля состояния механизмов котлов, введены программируемые логические контроллеры, модули удаленного сбора данных и рабочая станция оператора котельной установки. Программируемые логические контроллеры позволяют значительно упростить релейно-контакторные узлы и уменьшить их количество. Использование модулей удаленного сбора данных существенно сокращает необходимое количество кабельной продукции и уменьшает число соединений между узлами системы автоматизации котельной установки. Это обеспечивает повышение надежности системы, упрощение монтажа, наладки и эксплуатации, а подключение контроллеров к шахтной сети Ethernet позволяет включить котельную установку в систему диспетчеризации.
На чертеже представлена структурная схема системы автоматизации котельной установки.
Система автоматизации котельной установки содержит рабочую станцию оператора котельной установки 1, подключенную через преобразователь 2 к контроллеру общекотельного оборудования 3, который соединен по интерфейсу с контроллерами котлов 4, 5 и 6 и контроллером углеподачи 7. К входам контроллера общекотельного оборудования 3 подключены датчики технологических параметров 8, датчики контроля состояния механизмов контура циркуляции, калорифера и золоудаления 9 и элементы управления механизмами контура циркуляции, калорифера и золоудаления 10, а к выходам - магнитные пускатели механизмов контура
циркуляции и калорифера 11, устройства управления и защитного отключения механизмов контура циркуляции и золоудаления 12 и элементы индикации 13. К входам контроллеров котлов 4, 5, 6 подключены датчики технологических параметров котлов 14, 15, 16, датчики контроля состояния механизмов котлов 17, 18, 19 и элементы управления на постах управления котлами 20, 21, 22. Выходы контроллеров котлов 4, 5, 6 соединены с магнитными пускателями механизмов котлов 23, 24, 25, устройствами управления и защитного отключения механизмов котлов 26, 27, 28, преобразователями частоты 29, 30, 31 и элементами индикации на постах управления котлами 20, 21, 22. Входы контроллера углеподачи соединены с датчиками технологических параметров тракта углеподачи 32, датчиками контроля состояния механизмов углеподачи 33 и элементами управления на пульте управления механизмами углеподачи 34, а выходы - с магнитными пускателями механизмов углеподачи 35, устройствами управления и защитного отключения механизмов углеподачи 36, преобразователем частоты 37, элементами индикации на пульте управления механизмами углеподачи 34 и лампами мнемосхемы 38 на пульте дистанционного управления котельной 39. Кроме мнемосхемы 38 на пульте дистанционного управления котельной 39 расположены дисплей 40, который по интерфейсу подключен к контроллерам 3, 4, 5, 6 и 7, и элементы управления и индикации 41, соединенные с модулями удаленного сбора данных 42, которые связаны по интерфейсу с контроллером общекотельного оборудования 3. К датчикам технологических параметров 8 относятся датчики параметров теплоносителя (температура, давление, расход и уровень) и воздуха (температура наружного воздуха и воздуха, подаваемого в шахту). К датчикам контроля состояния механизмов контура циркуляции, калорифера и золоудаления 9 относятся датчики положения перепускных затворов котельной и калорифера, задвижек сетевых насосов и ляд калорифера и кабель-троссовые выключатели конвейера золоудаления. К датчикам технологических параметров котлов 14, 15, 16 относятся датчики
протока теплоносителя и наличия угля на питателе котла, а также датчики параметров теплоносителя (температура, давление и расход), воздуха (температура и давление) и дымовых газов (температура и разрежение). К датчикам контроля состояния механизмов котлов 17, 18, 19 относятся датчики положения шурующей планки, шиберов нижнего и общего дутья и направляющего аппарата дымососа. К датчикам технологических параметров тракта углеподачи 32 относятся датчики уровня угля в бункерах котлов, а к датчикам состояния механизмов углеподачи 33 - концевые выключатели заслонок бункеров котлов и кабель-троссовые выключатели конвейеров углеподачи и дробилки.
Система автоматизации котельной установки может функционировать в одном из трех режимов - два автоматизированных (управление с рабочей станции оператора 1 или пульта дистанционного управления котельной 39) и один ручной (с постов управления 20, 21, 22 и 34), и работает следующим образом. После того, как выбран вид управления, осуществляется запуск котлоагрегата. Для первого котла процесс запуска будет выглядеть следующим образом. Оператор котельной с помощью элементов управления поста управления котлом 20 выдает на контроллер котла 4 команды на включение соответствующих механизмов котла. Контроллером котла 4 производится выдача сигналов на преобразователь частоты 29 для включения питателя бункера котла, затем на устройства управления и защитного отключения 26 для включения вентилятора и дымососа, и на пускатели механизмов котла 23 для включения шнека золоудаления и шурующей планки. В случае зависании угля в бункере котла по сигналу контроллера котла 4 включается вибратор. Включение механизмов сопровождается индикацией на передней панели поста управления котлом 20. В процессе работы котла датчики технологических параметров 14 осуществляют измерение температуры и давления теплоносителя, воздуха и дымовых газов, а также расхода теплоносителя; датчики контроля состояния механизмов котлов 17 осуществляют контроль положения шурующей планки, шиберов нижнего и
общего дутья и направляющего аппарата дымососа. Информация с датчиков 14 и 17 собирается контроллером котла 4 и передается на рабочую станцию оператора котельной 1 (через контроллер общекотельного оборудования 3), пост управления котлом 20 и дисплей 40. После выхода котла на минимальную теплопроизводительность оператор может перевести управление котлоагрегата в автоматизированный режим. Контроллер общекотельного оборудования 3 выдает сигналы на пускатели механизмов контура циркуляции и калорифера 11 для включения подпиточных насосов, задвижек сетевых насосов и ляд калорифера и на устройства управления и защитного отключения механизмов контура циркуляции и золоудаления 12 для включения сетевых насосов и конвейера золоудаления. В процессе работы датчики технологических параметров 8 осуществляют измерение температуры, давления, расхода и уровня теплоносителя и температуры воздуха наружного и подаваемого в шахту; датчики контроля состояния механизмов контура циркуляции, калорифера и золоудаления 9 осуществляют контроль положения перепускных затворов котельной и калорифера, задвижек сетевых насосов и ляд калорифера, а также состояния конвейера золоудаления. Вся информация с датчиков 8 и 9 собирается на контроллер общекотельного оборудования 3 и передается на рабочую станцию оператора котельной 1 и пульт дистанционного управления котельной 39. Контроллер углеподачи 7 осуществляет выдачу сигналов на пускатели 35 для включения плужковых заслонок бункеров котлов, на устройства управления и защитного отключения 36 для включения дробилки и конвейера надбункерной галереи, на преобразователь частоты 37 для включения конвейера углеподачи. В процессе работы тракта углеподачи датчики технологических параметров тракта углеподачи 32 производят измерение уровня угля в бункерах трех котлов, а датчики контроля состояния механизмов углеподачи 33 осуществляют контроль положения плужковых заслонок бункеров котлов, а также состояния конвейеров углеподачи и дробилки. Информация с датчиков 32 и 33 собирается на контроллер
углеподачи 7 и передается на пульт дистанционного управления котельной 39, а через контроллер общекотельного оборудования 3 - на рабочую станцию оператора котельной 1. При работе второго и третьего котлоагрегатов система функционирует аналогичным образом. Система автоматизации котельной установки осуществляет автоматическое управление котлами по режимным картам с целью обеспечения требуемой теплопроизводительности, аварийную сигнализацию и отключение котлоагрегатов в случае неисправности механизмов котельной установки и/или при выходе значений технологических параметров за допустимые пределы. Информация о произошедшей аварии выводится на экране рабочей станции оператора котельной 1, дисплее 40 пульта дистанционного управления котельной 39 и дисплеях постов управления котлами 20, 21, 22.
Предлагаемая система успешно испытана на действующей котельной установке, оборудованной тремя котлами типа КВа-5ШпВТ с вихревыми топками.
В данной системе в качестве рабочей станции оператора котельной установки 1 применен персональный компьютер типа IBM PC. Связь между контроллерами 3, 4, 5, 6 и 7 осуществлялась с помощью сети Controller Link. Контроллер общекотельного оборудования 3 соединялся с модулями удаленного сбора данных 42 по интерфейсу Profibus.
Опыт эксплуатации системы показал, что автоматическое регулирование обеспечивает выход котлоагрегатов на требуемую теплопроизводительность, а работа системы в целом удовлетворяет требованиям промышленной безопасности и обеспечивает выполнение всех заявленных выше функций.