Номера

2017

2016

2015

2014

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

Главная / №1-2 (37-38) Январь-Апрель 2011 / Статьи и обзоры оборудования

Конструкторское Бюро «АГАВА»: опыт автоматизации котлов ПТВМ-30М

Мнение заказчика

Директор ООО «Энергоавтоматика» А.В. Воровщиков

Исходя из опыта монтажа и наладки автоматизированных систем управления котлами мы с уверенностью можем заявить, что автоматика, представленная ООО КБ «АГАВА» в настоящее время является оптимальным решением для котлов такого уровня.

Для наладчиков является очень удобным программное обеспечение контроллера, его гибкость в выборе конфигурации оборудования и настройки параметров работы. Техническая поддержка специалистов ООО КБ «АГАВА» всегда на высоком уровне, задав вопрос на интересующую вас тему, вы всегда получите корректный и полный ответ.

При розжиге котла действия оператора сведены к минимуму, а информативность по рабочим параметрам котлоагрегата максимальна, проверку работы системы безопасности можно проводить без остановки котла.

Горелки разжигаются очень плавно в автоматическом режиме, без хлопков (в 2008 году при розжиге котла ПТВМ-30М № 1 в г. Урай стоящие в нескольких метрах от котла члены приемочной комиссии не заметили когда котел разжегся), качество регулирования соотношения топливо-воздух позволяет сжигать газ с оптимальным избытком воздуха, тем самым повышая КПД агрегата. При изменении температуры воздуха на горение автоматически корректируются таблицы соотношения топливо-воздух.

При использовании ЧП ERMAN для управления двигателями дымососов и вентиляторов, и рециркуляционного насоса достигается более высокое качество регулирования заданных параметров, повышается рабочий ресурс двигателей. Экономия электроэнергии при частотном регулировании двигателей — 15-20%.

ЧП ERMAN защищает двигатели от подклиниваний подшипников, понижении сопротивления изоляции обмоток двигателя или силового кабеля.

Высокое качество автоматики позволяет обеспечивать безопасную и экономичную эксплуатацию котельного оборудования. Надежность автоматики подтверждена многолетней эксплуатацией котлов всех видов.

Среди водогрейных котлов средней мощности одним из самых распространенных в России и постсоветском пространстве является водотрубный газомазутный котел КВ-ГМ-35-150 (ПТВМ-30М, ТВГМ-30, ПТВМ-30) производства ОАО «Дорогобужкотломаш». Котлы выпускаются серийно с 1960 года и в настоящее время практически в каждой котельной тепловой мощностью более 30 МВт имеется один или несколько котлов ПТВМ-30М (ТВГМ-30, ПТВМ-30).

С появлением современных систем автоматизации котлового оборудования актуальной становится задача модернизации систем автоматики котла. Внедренная еще в 70-х, 80-х годах прошлого века котельная автоматика кардинально не соответствует требованиям существующих на сегодняшний день СНиПов и правил безопасности. Не выполняются требования контроля герметичности газовых блоков, автоматического (без участия оператора) розжига горелок котла, автоматического регулирования параметров. Как правило, все системы работают в ручном режиме, что абсолютно недопустимо по требованиям безопасности. Кроме того ручное регулирование мощности котла и параметров горения (соотношения топливо-воздух) приводит к неэффективному использованию топлива в режимах избытка или недостатка воздуха для горения.

В данной статье мы познакомим вас с опытом разработки, изготовления и внедрения системы автоматики на котлах ПТВМ-30, построенной на контроллерах и приборной продукции Конструкторского Бюро «АГАВА», г. Екатеринбург. Продукция предприятия представлена на рынке автоматики более 15 лет, имеет необходимые разрешительные документы Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору.

Автоматика котла при работе на газовом топливе в соответствии с руководством по эксплуатации на котел, правилами безопасности ПБ 12-529-03 и ПБ 10-574-03, СНиП II-35-76 должна обеспечивать:

  • автоматическую проверку герметичности газовых клапанов;
  • автоматический розжиг горелок котла;
  • защитное отключение горелок при наступлении одного из событий:
    • повышении/понижении давления газа перед горелкой;
    • понижении давления воздуха перед горелкой;
    • понижении разряжения в топке;
    • понижении/повышении давления воды на выходе котла;
    • понижении расхода воды через котел;
    • погасании факела в топке;
    • прекращения подачи электроэнергии или исчезновения напряжения на устройствах дистанционного и автоматического управления и средствах измерения;
  • послеаварийную вентиляцию топки не менее 10 минут.

Кроме реализации всех обязательных требований автоматика ООО КБ «АГАВА» выполняет:

  • автоматическое регулирование мощности котла;
  • автоматическое плавное регулирование:
    • соотношения топливо/воздух;
    • разрежения в топке котла;
    • температуры воды поступающей на вход котла;
    • управление и защиту котла при работе на резервном жидком топливе.

Особенностями котла ПТВМ-30М по сравнению с другими котлами являются:

  • шесть горелок котла расположенных по три горелки на боковых сторонах топки в два ряда;
  • обычно две горелки нижнего ряда расположенные по диагонали друг от друга являются растопочными (т.е. имеют свои запальные горелки для розжига основных), а остальные горелки разжигаются от факелов растопочных горелок;
  • наличие двух дутьевых вентиляторов подачи воздуха на горелки и двух или одного дымососа.

Большое количество элементов котла, подлежащих управлению автоматикой безопасности и регулирования, несколько режимов работы котла, предполагает применение различных схем автоматизации котла.

За время разработки и изготовления котловой автоматики предприятием ООО КБ «АГАВА» за период с 2007 по 2010 год выполнена автоматизация более десяти котлов ПТВМ-30М:

  • два котла ПТВМ-30М г. Рязань, ОАО «Рязанская ГРЭС»;
  • три котла ПТВМ-30М г. Урай, МУП «Урайтеплоэнергия»;
  • один котел ПТВМ-30М, г. Смоленск, разработчик проекта ООО «Контек»;
  • два котла ПТВМ-30М, г. Тобольск, ООО «Тепломонтажналадка»;
  • два котла ПТВМ-30М, г. Пермь, заказчик ООО «Энергетические технологии урала»;
  • один котел ПТВМ-30М, г. Сыктывкар, ОАО «Пригородный».

В настоящее время ООО КБ «АГАВА» разрабатывает проект автоматизации двух котлов ТВГМ-30 в котельной ОАО «Огнеупоры», г. Богданович.

При разработке и изготовлении системы автоматики котлов ПТВМ-30М были реализованы различные варианты схем автоматизации. В первую очередь состав системы автоматики определяется: схемой газового тракта котла, алгоритмом управления горелками и вариантом регулирования соотношения топливо/ воздух.

Исходя из расположения трубопроводов газа и количества отсечных клапанов горелок котла наибольшее распространение получили следующие газовые схемы:

  • с одним общим первыми по ходу газа отсечным клапаном и запорно-регулирующим клапаном по газу перед горелкой, как показано на рисунке 1;
  • с двумя отсечными клапанами по газу на каждую горелку (второй по ходу газа клапан является запорно-регулирующим для обеспечения плавного розжига горелки), как показано на рисунке 2.

Выбор той или иной газовой схемы определяется удобством и возможностью установки и эксплуатации клапанов на горизонтальном участке около горелок котла, а так же оптимизацией затрат на приобретение отсечного оборудования. Так как регулирование мощности котла выполняется заслонкой на общем участке трубопровода привод запорно-регулирующего клапана перед каждой горелкой предпочтительно устанавливать привод, обеспечивающий плавное открытие заслонки газа перед горелкой котла для обеспечения бесхлопкового (безударного) розжига в соответствии с реализованным в контроллере АГАВА 6432.10 программно-аппаратном устройстве для плавного розжига горелки (защищено патентом на полезную модель № 72531 от 20.04.2008 г.).

Регулирование мощности котла выполняется как регулятором газа расположенном на общем участке газопровода котла, так и количеством подключенных горелок. Различные алгоритмы управления горелками предусматривают как полностью автоматическое подключение/отключение горелок автоматикой при регулировании котла, так и полуавтоматическое подключение/отключение горелок по выбору оператора в зависимости от требуемой нагрузки котла.

Автоматическое регулирование мощности для исключения температурных перекосов в топке котла выполняется парным подключением/отключением горелок. Растопочные горелки всегда находятся в работе, затем при необходимости автоматически разжигаются горелки нижнего яруса от пламени горелок, расположенных на противоположной стороне топки котла, последними разжигаются горелки верхнего яруса. Отключение горелок выполняется в обратной последовательности. Автоматический режим работы котла позволяет полностью исключить оператора из процесса розжига горелок.

Полуавтоматическое подключение/отключение горелок выполняется оператором по мере необходимости. Количество работающих горелок выбирается из меню контроллера, подключение/отключение горелок выполняется автоматически.

Варианты регулирования соотношения топливо/воздух предусматривают либо общее управление подачей воздуха на горелки, либо регулирование индивидуально по каждой горелке.

Вариант 1. При общем регулировании в память контроллера заводятся таблицы соотношения топливо/воздух для общего регулятора по газу и частотных преобразователей (ЧП) двигателей вентиляторов или МЭО направляющих механизмов вентиляторов для поддержания заданного давления воздуха на общем участке воздуховода. Таблицы соотношения вводятся в контроллер для каждой комбинации работающих горелок. Данный вариант является наиболее широко применяемым, так как не требует реконструкции существующих воздуховодов котла и хорошо работает на горелках с одинаковым или близким диапазоном регулирования.

Вариант 2. Регулирование соотношения топливо/воздух индивидуально на каждой горелке выполняется локальным регулятором соотношения АРС-01 производства ООО КБ «АГАВА», в который заносится таблица соотношения топливо/воздух для горелки с выдачей сигнала управления на ЧРП индивидуального вентилятора горелки или на МЭО заслонки по воздуху перед горелкой. При этом контроллер регулирует мощность котла при помощи общей заслонки по газу и подключением/отключением горелок, а за соотношения топливо/воздух отвечают локальные регуляторы АРС-01. Данный вариант, при использовании индивидуальных вентиляторов и ЧП на каждой горелке, позволяет выполнить более точную настройку соотношения топливо/воздух горелки, за счет чего достигается экономия газа от 3-х до 5-ти %. Описанный способ регулирования был реализован на одном из котлов ПТВМ-30М в г. Урай, при этом для более точного поддержания соотношения топливо/воздух для регулирования использовались датчики перепада давления газа АДН-10.5 и воздуха АДН-0,6.5 и бюджетные ЧП ERMAN, производитель КБ АГАВА, г. Екатеринбург.

Конструктивно комплект средств автоматики АГАВА 6432 выполнен в виде двух шкафов КИП и А, в которые установлены контроллер и цифровые индикаторы (рис 3). С целью исключения импульсных трубок, которые, как показал опыт эксплуатации, часто засоряются, применены измерители расхода и давления газа, воздуха и разрежения, устанавливаемые по месту. Приборы производства КБ «АГАВА», г. Екатеринбург, серии АДН/АДР-хх.4 (5).

Одним из компонентов системы автоматики котла является АСУТП «Диспетчер» — система мониторинга, сбора данных и визуализации технологических процессов. Система осуществляет: сбор и вывод на персональный компьютер данных с контроллера управления котлом для отображения мнемосхемы котла; архивирование данных с аналоговых датчиков системы; аварийную и предупредительную сигнализацию. Вид экрана одного из реализованных вариантов АСУТП «Диспетчер» для котла ПТВМ-30М представлен на рисунке 4.

Типовой состав системы автоматики производства ООО КБ «АГАВА» для управления котлом ПТВМ-30М и применяемое оборудование:

  • Микропроцессорное устройство управления котлами, печами, сушилками АГАВА 6432.10 (КБ «АГАВА», г. Екатеринбург).
  • Датчики давления газа, воздуха, разряжения типов АДН, АДР (КБ «АГАВА», г. Екатеринбург).
  • Цифровые индикаторы и индикаторы положения заслонок и загрузки ЧП АДИ (КБ «АГАВА», г. Екатеринбург).
  • Датчики пламени горелки и запальника серии АДП-01 (КБ «АГАВА», г. Екатеринбург).
  • Регуляторы соотношения топливо/воздух АРС-01 (КБ «АГАВА», г. Екатеринбург).
  • Частотные преобразователи Erman серий E-9PF, E-9VC для управления двигателями вентиляторов, дымососов и рециркуляционных насосов (КБ «АГАВА», г. Екатеринбург).
  • Быстродействующие электромагнитные клапаны и запорно-регулирующие клапаны серии ВН, ВФ.
  • Наладка автоматики трех котлов ПТВМ-30М в котельной ОАО «Урайтеплоэнергия» проводилась специализированным пусконаладочным предприятием ООО «Энергоавтоматика», г. Сухой Лог.

А. В. ИСАКОВ,
к.т.н, гл. инженер ООО КБ «АГАВА»