Система автоматического регулирования на тепловой станции

 Автоматика

На тепловой станции автоматизированы следующие процессы:

1.  Оптимизация процесса горения в зависимости от содержания в продуктах сгорания СО₂ и оксидов азота NO₂ . Посредством АСУ (контроллер верхнего уровня с программным продуктом HONEYWELL).

2.  Перепуск воды по линии подмеса с поддержанием постоянного расхода через котлы согласно паспорту котлов. Посредством аналогового регулятора.

3.  Процесс насосной рециркуляции для поддержания заданной температуры перед котлом.

4.  Процесс розжига и автоматики безопасности котлов, посредством АСУ HONEYWELL (контроллер верхнего уровня с программным продуктом HONEYWELL – релейная схема обеспечения алгоритма розжига и гашения; безопасности – контакты датчиков слежения технологических процессов и параметров).

5.  Процесс поддержания заданного давления в обратной линии сетевой воды, посредством аналоговых регуляторов.

6.  Процесс работы оборотного водоснабжения.

7.1. Система автоматического регулирования

Проблема регулирования режима горения является сложной и до конца не решенной для всех типов котлоагрегатов. Для котлов ПТВМ трудности автоматизации усугубляются их конструктивными особенностями – большое число горелок (ПТВМ – 50-12 горелок) и отсутствие возможности регулирования количества подаваемого воздуха, а также зависимость процесса горения от количества включенных горелок.

Регулирование ведется путем изменения давления газа перед котлом согласно режимной карте. Режимная карта составляется специализированной организацией (Предприятие Теплоэнергоремонт) экспериментально - расчетным путем. Основной массив данных режимной карты рассчитывается по эмпирическим зависимостям, которые и определяют переход от расхода и соотношения газ – воздух к давлению газа перед котлом.

Такая наиболее полная режимная карта составляется, как правило, один раз в 2-3 года и представляет собой полный отчет о проведенных испытаниях и расчетах.

В полную режимную карту включаются следующие показатели:

-  теплопроизводительность котла;

-  количество включенных горелок;

-  номера включенных горелок;

-  давление газа за заслонкой ПРЗ;

-  расход газа ;

-  расход воды через котёл;

-  степень нагрева воды в котле;

-  гидравлическое сопротивление котла;

-  разрежение в топке котла;

-  температура воздуха, идущего на горение;

-  температура продуктов горения за котлом;

-  содержание в продуктах горения: углекислого газа и кислорода;

-  коэффициент избытка воздуха за котлом;

-  коэффициент полезного действия котла;

-  расход условного топлива на выработку 1 Гкал тепловой энергии;

давление воздуха на работающих горелках.

В настоящее время в большинстве случаев регулирование ведётся вручную по малой режимной карте, которая опережает только зависимость давления газа перед котлом от количества и комбинации включенных горелок и температуры дутьевого воздуха. Пример такой режимной карты приведён в таблице 1. При её составлении определяющим является состав отходящих газов (разовые замеры) для различных режимов. Такая режимная карта может корректироваться несколько раз в течении года.

                                                                                        Таблица 1.

Температура   0С	Количество и номера включённых горелок.
	4	6	8	10	12
	3,4,9,10	2,3,4,9,10,11	2-5; 8-11	1-5; 8-12	1-6; 6-12
	Давление газа перед горелками,
-25	0,294	0,255	0,215	0,209	0,203
-20	0,282	0,245	0,207	0,200	0,193
-15	0,271	0,236	0,199	0,193	0,187
-10	0,261	0,227	0,191	0,185	0,179
-5	0,252	0,219	0,184	0,179	0,174
0	0,242	0,211	0,177	0,172	0,167
+5	0,234	0,203	0,171	0,166	0,161
+10	0,226	0,196	0,165	0,160	0,155
+15	0,218	0,189	0,159	0,155	0,151
+20	0,210	0,183	0,154	0,149	0,144
+25	0,203	0,177	0,149	0,144	0,139
+30	0,197	0,171	0,144	0,140	0,136
+35	0,190	0,165	0,139	0,135	0,131
О2, %	2,5	2,0	1,8	1,5	1,3

Очевидно, что количество регулирования режима горения прежде всего зависит от точности режимной карты. Практика эксплуатации котлов показывает, что режимная карта, составляется на основе замеров при одних погодных условиях, может иметь существенные погрешности для других. Режимная карта нуждается в постоянной корректировке по мере износа горелок и других изменениях в течение времени эксплуатации.

7.2. Принципы регулирования.

Разработанная система автоматического регулирования режима горения ликвидирует недостатки как режимной карты, так и погрешности ручного регулирования. Она базируется в основном на двух положениях: режимная карта и содержание кислорода в отходящих газах. Режимная карта служит в некотором роде ориентиром, а коррекция режима ведётся по содержанию кислорода, так как это достаточно отражает показатели, как энергетические( полнота сгорания топлива ), так и экономические (выбросы в атмосферу угарного газа и окислов азота ).

Предлагаемая АСР режима горения выполняет следующие функции:

-  автоматическое изменение давление газа перед котлом в зависимости от температуры дутьевого воздуха;

-  автоматическое изменение давление газа в зависимости от количества включённых горелок;

-  коррекция давления газа по содержанию кислорода в отходящих газах;

-  ограничения регулируемых параметров с учётом допустимого диапазона их изменения;

-  самодиагностика и сигнализация с запретом на изменение параметров регулирования при неисправностях.

7.3. Структура схем регулирования.

Задача реализации выше описанных функций возлагается на программируемый контроллер. В его программе закладываются все взаимосвязи параметров согласно режимной карте и алгоритм для осуществления функций.

Структурная схема АСР на базе программируемого контроллера показана на рис. 2.

Функции управление режимом горения вложены на программируемый контроллер, который формирует задание на регулируемые величины и реализует алгоритмы управления, защиты и сигнализации.

Условно показан котёл- 1 с горелками- 2 , регулирующим клапаном- 3 давление газа перед котлом и регулирующим клапаном (шибер) - 4 на дымоходе. Основным регулирующим элементом является программируемый контроллер -5, на вход которого заведены сигналы с датчиков с токовым выходом пропорциональные давлению газа- 6 , содержанию кислорода -7 , разрежению в топке-8, температуре дутьевого воздуха-9 . На дискретные входы подаются сигналы с ключа выбора режимов и информация о количестве включённых горелок-10.

Выходные сигналы контроллера через тиристорные пускатели 11 и 12 управляют регулирующими клапанами 3 и 4.

7.4. Управление и работа системы регулирования

Розжиг котла осуществляется только в ручном режиме (при отключённой системе регулирования). Перевод котла в автоматический режим работы возможен только после включения  четырёх растопочных горелок. После розжига включается АСР, и давление газа устанавливается в соответствии с режимной картой .