Автоматизированная система управления процессом топливоприготовления энергетического котла высокого давления

Используемое оборудование: Siemens

Система автоматизации выполнена на оборудовании фирмы SIEMENS, одного из крупнейших и старейших производителей компонентов для промышленной автоматизации.

Состояние объекта автоматизации до реконструкции

До проведения модернизации питатели пыли и питатели сырого угля приводились в движение двигателями постоянного тока. Регулирование скорости двигателей осуществлялось морально и физически устаревшими приводами. Точность управления подачей пыли составляла 10-15%, что приводило к существенному снижению КПД котла и нарушению условий его эксплуатации.

Краткое описание технологического процесса

Система топливоприготовления и топливоподачи предназначена для дозированной подачи твердого топлива (угольной пыли) в горелки котельного агрегата.

Измельченный уголь поступает из бункера сырого угля в питатель сырого угля, выполняющий функцию дозатора и подающий уголь в шаровую мельницу. В шаровой мельнице происходит измельчение угля в пыль и ее сушка. Пыль пневмотранспортом подается в бункеры питателей пыли, затем смесь дозировано подается питателями пыли в горелки котла.

Основные решения

АСУ предназначена для качественного управления процессом топливоприготовления и подачи твердого топлива в энергетический котел высокого давления. Для решения поставленной задачи было выбрано оборудование фирмы SIEMENS отвечающее самым жестким международным и отечественным нормам по надежности, безопасности, условиям эксплуатации.

Архитектура АСУ представляет собой систему во главе которой стоит программируемый логический котроллер, управляющий по вычислительной сети Profibus DP группой преобразователей частоты П/П и ПСУ MicroMaster 440, так же контроллер получает команды оператора на включение или отключение приводов П/П и ПСУ и отображает их состояние на кнопочной панели оператора.

Второй уровень системы автоматизации составляют преобразователи частоты MicroMaster 440, обеспечивающие качественное регулирование скорости приводов П/П и ПСУ, что позволяет обеспечить: требуемую точность управления питателями пыли (1%), множество защит двигателя, и питателя пыли.

Третий уровень системы автоматизации состоит из приводов (асинхронные двигатели SIEMENS) устойчиво работающих в широком диапазоне скоростей, имеющих качественное охлаждение.

Контроль и управление

Оператору котла предоставляется кнопочная панель, позволяющая запускать и останавливать приводы П/П и ПСУ, а также индицирующая их состояние, что позволяет достаточно быстро диагностировать состояние системы автоматизации в целом. Также оператор имеет возможность наблюдать момент силы сопротивления нагрузки приводов, что помогает обнаружить отсутствие или зависание угля в бункерах.

Результат внедрения системы автоматизации

Результатом работы явилось создание программно технического комплекса.

Была повышена точность управления приводами питателей пыли (отношение разности максимальной и минимальной скоростей приводов к требуемой скорости приводов). При вводе системы автоматизации в опытную эксплуатацию точность составила 0.8%.

Подрядчиком на основе технического задания была разработана система автоматизации, собраны шкафы автоматизации, а так же проведен шеф-монтаж.

Заказчиком был выполнен монтаж шкафов автоматизации

Котел был введен в опытную эксплуатации 4 августа 2003 г.

Преимущества внедрения СА

Экономичность

Одним из требований завода-изготовителя котельного агрегата является равномерность подачи угольной пыли через каждую из горелок котла (точность должна составлять 1%), что приводит к равномерному прогреву котла, а следовательно, к повышению его КПД.

Надежность

Система автоматизации имеет два режима управления:

Автоматический режим управлении – обеспечивающий полнофункциональное управление пылеприготовлением с пульта оператора котла.

Ручной режим управления – обеспечивающий автономное управление котлом. Управление котлом в ручном режиме осуществляется с панелей шкафов питателей пыли. Кроме того, при отключенной системе автоматизации котла возможно независимое управление питателями сырого угля, что позволяет использовать их для подачи сырого угля в магистраль.

Переключение между режимами управления осуществляется с лицевой панели шкафов автоматизации питателей пыли и происходит безударно (незаметно) для котла. Каждый из питателей пыли или питателей сырого угля может быть переключен в ручной режим и управляться автономно с лицевой панели шкафа автоматизации.

Система автоматизации остается работоспособной до тех пор, пока выход из строя компонентов системы автоматизации не приведет к технологическому отключению котла по блокировкам. Система автоматизации может выдерживать отказ минимум трех любых компонентов без технологической остановки котла.

Простота в обслуживании
В отличии от двигателей постоянного тока, на питатели пыли и питатели сырого угля установлены асинхронные двигатели, что значительно упрощает эксплуатацию питателей пыли котла.

Оборудование SIEMENS оснащено однотипной системой индикации неисправностей, что позволяет достаточно быстро обнаруживать неисправное оборудование и ликвидировать неисправность собственными силами заказчика.

Благодаря модульной архитектуре компонентов системы автоматизации возможна быстрая и удобная замена вышедшего из строя элемента, что снижает издержки, связанные с ремонтом системы автоматизации, кроме того, замена оборудования может производиться без остановки котла.

Безопасность
Безопасность котельного агрегата обеспечивается путем аварийного отключения системы топливоподачи при появлении блокировки от каких-либо компонентов существующей системы автоматизации котла.

Система автоматизации обеспечивает следующие защиты двигателей, а так же питателей пыли и питателей сырого угля:

• Защита от перенапряжения или пониженного напряжения
• Защита от перегрева преобразователя частоты
• Защита от перегрева двигателя (тепловая защита)
• Защита от короткого замыкания
• Защита от блокировки двигателя (заклинивания вала)
• Защита от опрокидывания
• Защита от изменения настроек преобразователя частоты

Заключение

Введение в строй системы автоматизации топливоприготовления позволило улучшить точность подачи топлива в горелки котла, а, следовательно, повысить КПД котла, повысить надежность оборудования путем введения дополнительных защит силовых элементов системы (преобразователи частоты, приводы питателей пыли и питателей сырого угля, механики питателей пыли и питателей сырого угля), значительно упростить эксплуатацию системы автоматизации.