Файл: Курсовая работа Формирование систем автоматического управления котлом отопления.docx

Известна котельная установка [Карякин Е.А. и др. Промышленное газовое оборудование: справочник/6-е изд., перераб. и доп. - Саратов: Газовик, 2013., с. 1193-1199, особенно с. 1194-1195, ISBN 978-5-9758-1454-8], принятая за прототип, в состав которой входят: котлоагрегаты (отопительные котлы), горелочные устройства, трубопровод отопления прямой (трубопровод прямой сетевой воды), трубопровод отопления обратный (трубопровод обратной сетевой воды), трубопровод исходной воды, насосная группа, включающая рабочий и резервный сетевые насосы (циркуляционные), узел водоподготовки, узел подпитки воды, включающий рабочий и резервный подпиточные насосы (по сути, являются насосами исходной воды), топливное оборудование, включающее оборудование и трубопроводы для подачи топлива, узлы учета (тепла, топлива, электроэнергии), блок автоматики и электропитания, газоходы и дымовая труба. Корпус котельной установки представляет собой металлическое утепленное пожаробезопасное здание. Уровень автоматизации котельной обеспечивает автономную работу всего оборудования без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Автоматика обеспечивает работу котельной по температурному графику в зависимости от погодных условий (погодозависимое регулирование температуры подаваемого теплоносителя), регулирование происходит путем изменения подачи топлива к горелочным устройствам в зависимости от температуры наружного воздуха. В зависимости от типа применяемых горелочных устройств, котельная может работать как на газу, так и на жидком топливе, например, дизельном.

Недостатками прототипа являются:

- отсутствие возможности осуществления регулирования подачи сетевых насосов и их плавного запуска и останова, что приводит к преждевременному выходу из строя насосного оборудования и повышенному расходу электроэнергии;

- регулирование температуры подаваемого теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха путем изменения подачи топлива обладает достаточно большой инертностью, т.е. после изменения подачи топлива, теплоноситель продолжает подаваться с прежней температурой еще некоторое время, пока отопительный котел не остынет, или же наоборот не нагреется до необходимого режима работы, в результате чего вместо устойчивого процесса работы горелочное устройство, то полностью отключается или переходит на минимальную нагрузку, то резко начинает работать на максимальной нагрузке, что приводит к преждевременному выходу горелочного устройства из строя, к повышенному расходу

---

топлива и снижению эффективности отопления;

- отсутствие возможности аварийной подпитки теплосети подготовленной (например, умягченной) водой в период, когда блок водоподготовки неисправен, или, например, при использовании химводоочистки, находится в режиме регенерации, в результате чего при подпитке напрямую из трубопровода исходной воды в теплосеть будет поступать неподготовленная (жесткая) вода, от которой внутри трубопроводов и отопительных котлов будут образовываться накипь, известковый налет и коррозия. Все это вместе способно привести к массовым потерям теплопередачи, перегреву оборудования, падению качества нагрева воды, снижению КПД отопительных котлов, а, следовательно, и к повышенному расходу топлива;

- отсутствие возможности осуществления оптимизации процесса горения путем автоматического поддержания оптимального соотношения «топливо-воздух» во всем диапазоне нагрузок за счет контроля содержания кислорода в уходящих газах, что приводит к снижению КПД отопительных котлов, а, следовательно, и к повышенному расходу топлива.

Вышеперечисленные недостатки приводят к снижению надежности работы отопительной установки, а также к снижению эффективности, экономичности отопления зданий и сооружений.

---

1.2 Обоснование разработки САУ ТП автоматической котельной

Задачей заявленной полезной модели является обеспечение эффективного, экономичного и бесперебойного отопления зданий и сооружений.

Технический результат выражается в повышении эффективности и экономичности отопления зданий и сооружений, а также в повышении надежности работы отопительной установки.

Указанный технический результат достигается тем, что автоматизированная отопительная установка содержит размещенные в металлическом утепленном пожаробезопасном блок-боксе, по меньшей мере, один отопительный котел, оборудованный горелочным устройством, по меньшей мере, одну дымовую трубу, связанную дымоходом с отопительным котлом, блок автоматики и электропитания, трубопровод прямой сетевой воды, трубопровод обратной сетевой воды, содержащий, по меньшей мере, один сетевой насос, последовательно соединенные трубопровод исходной воды, содержащий, по меньшей мере, один насос исходной воды, и узел водоподготовки, оборудование и трубопроводы для подачи топлива.

Согласно предложенному техническому решению автоматизированная отопительная установка дополнительно содержит узел подпитки, включающий демпферно-подпиточный бак, связанный трубопроводом с выходом воды из узла водоподготовки, а также связанный трубопроводом подпиточной воды, содержащим, по меньшей мере, один подпиточный насос, с входом сетевого насоса, трубопроводы прямой сетевой воды и обратной сетевой воды соединены между собой с возможностью осуществления регулируемого подмеса воды из трубопровода обратной сетевой воды в трубопровод прямой сетевой воды, а сетевой насос оборудован частотно-регулируемым приводом.

В частности, горелочное устройство может быть выполнено с возможностью поддержания заданного уровня кислорода в дымовых газах.

Кроме того, автоматизированная отопительная установка может содержать узлы учета тепла, топлива и электроэнергии.

Также автоматизированная отопительная установка может содержать, по меньшей мере, один бак для жидкого топлива с системой обогрева и автоматического поддержания заданной температуры топлива.

Дымовая труба может быть выполнена разборной и состоящей из, по меньшей мере, двух секций.

В числе отличий автоматизированной отопительной установки следует отметить то, что металлический утепленный пожаробезопасный блок-бокс может быть выполнен в виде модуля, состоящего из, по меньшей мере, двух секций, способных к раздельной транспортировке.

---

Блок автоматики и электропитания может включать систему автоматического управления, построенную на основе микропроцессорных программируемых логических контроллеров.

Кроме того, автоматизированная отопительная установка может содержать узлы охранной и пожарной сигнализации.

В качестве отопительного котла может быть использован котел водогрейный жаротрубный.

Еще одним отличием автоматизированной отопительной установки является то, что она может содержать трубопровод, соединяющий вход и выход отопительного котла, и содержащий, по меньшей мере, один насос рециркуляции.

Также автоматизированная отопительная установка может быть снабжена оборудованием отопления и вентиляции.

Заявляемая полезная модель поясняется чертежом, на котором иизображена технологическая схема автоматизированной отопительной установки.

Автоматизированная отопительная установка размещена в металлическом утепленном пожаробезопасном блок-боксе 1 (фиг. 1), выполненном в виде модуля, состоящего из двух секций (не показаны). Каждая секция представляет собой контейнер каркасной конструкции, обшитый внутри оцинкованными листами. Между каркасом и обшивкой проложена тепловая изоляция из минераловатных матов. Снаружи контейнер обшит профильными листами. Каждый из контейнеров оснащен окном, выполняющим также роль легкосбрасываемой конструкции, и входной дверью. Габариты контейнеров обеспечивают возможность транспортировки их автомобильным и железнодорожным транспортом. В транспортировочном положении стыковочные (межсекционные) стороны контейнеров, а также окна закрыты металлическими листами для защиты от вандальных действий. Внутри металлического утепленного пожаробезопасного блок-бокса 1 размещено оборудование отопления и вентиляции (не показано), включающее электрические обогреватели, вентиляционные решетки и вытяжные вентиляторы. Внутри металлического утепленного пожаробезопасного блок-бокса 1 расположены два отопительных котла водогрейных жаротрубных 2, каждый из которых оборудован горелочным устройством 4, например, автоматической газо-мазутной горелкой «Oilon GRP-130M» с модулирующим управлением мощности и оборудованной электронной системой управления с регулированием уровня кислорода в дымовых газах «Oilon WiseDrive 200». Отопительные котлы 2 посредством газоходов 5 соединены с дымовыми трубами 3. Каждый отопительный котел 2 соединен с одной дымовой трубой 3, однако, в зависимости от тепловой мощности отопительных котлов 2, к одной дымовой трубе 3 могут быть подключены сразу несколько котлов и наоборот. Для удобства транспортировки каждая дымовая труба 3 выполнена разборной посредством фланцевого соединения и состоит из двух секций. Также внутри металлического утепленного пожаробезопасного блок-бокса 1 размещены блок автоматики и электропитания (не показан), трубопровод прямой сетевой воды 6 и трубопровод обратной сетевой воды 7. На трубопроводе обратной сетевой воды 7 размещен рабочий сетевой насос 8 и установленный параллельно ему посредством байпасной линии резервный сетевой насос (не показан). Блок автоматики и электропитания (не показан) обеспечивает автоматизированное управление технологическим процессом теплоснабжения без постоянного присутствия обслуживающего персонала, а также обеспечивает автоматизацию оперативного управления температурным и гидравлическим режимами работы автоматизированной отопительной установки как непосредственно из металлического утепленного пожаробезопасного блок-бокса 1 отопительной установки, так и дистанционно с удаленного автоматизированного рабочего места (не показано). Блок автоматики и электропитания, включает систему автоматического управления (не показана), построенную на основе микропроцессорных

---

программируемых логических контроллеров, содержащую модули и датчики, реализующие базовые функции системы управления (датчики температуры котловой воды, датчик наружной температуры и т.д.). Построение системы автоматического управления (не показана) на основе микропроцессорных программируемых логических контроллеров позволяет уменьшить габариты блока автоматики и электропитания, так как одним небольшим по размерам микропроцессорным устройством можно заменить целую группу обычных электрических аппаратов, а также позволяет осуществить переход от дискретного (ступенчатого) регулирования к непрерывному (плавному). Рабочий 8 и резервный (не показан) сетевые насосы оборудованы частотно-регулируемыми приводами (не показаны), для осуществления плавного запуска-останова, регулировки производительности и создаваемого давления. Кроме того, там же размещены последовательно соединенные трубопровод исходной воды 9, содержащий насос исходной воды 10, и узел водоподготовки 11. Узел водоподготовки 11 в рассматриваемом примере включает в себя установку для удаления растворенного в воде железа, умягчающую установку натрий-катионирования, насос-дозатор ввода реагентов для связывания растворенного кислорода (не показаны). Автоматизированная отопительная установка содержит оборудование и трубопроводы для подачи топлива, включающие трубопроводы подвода 20 и отвода 21 жидкого топлива, например, нефти, забираемой из бака 16 для жидкого топлива и, подаваемой к каждому горелочному устройству 4. Бак 16 для жидкого топлива расположен за пределами металлического утепленного пожаробезопасного блок-бокса 1 автоматизированной отопительной установки. Для подачи жидкого топлива использована насосная станция 19 для жидкотопливных горелок со сдвоенными топливными линиями (основной и резервной) «Oilon SPY-500», установленная на трубопроводе подвода жидкого топлива 20. Для подачи к каждому горелочному устройству 4 природного газа использован трубопровод подвода газа 22, содержащий регулятор давления 23, служащий для поддержания выходного давления газа постоянным, независимо от влияния возмущающих величин, таких как входное давление, и/или изменение расхода. Кроме того, при необходимости, автоматизированная отопительная установка может содержать оборудование и трубопроводы для подачи только одного вида топлива, в этом случае каждый из отопительных котлов 2 оборудуется соответствующим горелочным устройством 4. Для

---