АСКУ парового котла

Паровой котел – опасный производственный объект. Автоматизация способна повысить его надежность и безопасность, а также увеличить срок службы, поскольку снижает влияние человеческого фактора в производственном процессе. В статье описано внедрение АСКУ парового котла в котельной № 1 завода ОАО «Электроцинк» – старого и заслуженного предприятия, которое проводит модернизацию оборудования.

ЗАО «ЭТАЛОН-ПРИБОР», г. Челябинск

скачать pdf >>

Старейшее предприятие Северной Осетии, ОАО «Электроцинк», было основано еще во времена Российской империи. Долгие годы это было крупнейшее предприятие страны в отрасли цветной металлургии. Достаточно сказать, что во времена Первой мировой войны каждая вторая пуля русской армии была сделана из свинца, отлитого во Владикавказе.

В истории завода были разные страницы: в советские годы он был передовым предприятием, создающим и внедряющим новейшие технологии, в конце XX века познал упадок и обветшание. Однако в последнее десятилетие славные традиции вернулись, и сегодня ОАО «Электроцинк» вкладывает значительные средства в модернизацию, в том числе в экологическую программу, всеми силами стремясь снизить вред, причиняемый окружающей среде, и обеспечить современное, безопасное, чистое производство.

Один из относительно небольших, но важных штрихов в этой картине – внедрение АСКУ паровых котлов № 2, 3, 4 ДКВР‑10-13 в заводской котельной, где вырабатывается теплоноситель для промышленных нужд предприятия.

Как известно, паровой котел является опасным производственным объектом. Поэтому среди задач, поставленных заказчиком перед подрядной организацией (наряду собственно с заменой существующей, морально и физически устаревшей системы контроля и управления паровым котлом) значились такие, как:
- приведение газового оборудования и системы автоматизации котла в соответствие с требованиями действующих нормативных документов в области промышленной безопасности;
- снижение влияния «человеческого фактора» за счет автоматизации технологических операций и процессов.

Рис. 1. Фронтальная часть котла ДКВР-10-13

У данных котлов были свои особенности функционирования:
- существующая система подачи воздуха на горение для всех трех котлов осуществлялась через один общий воздушный коллектор центробежными радиальными вентиляторами (основным и резервным);
- удаление продуктов сгорания из топок всех трех котлов осуществлялось также через один общий дымовой боров центробежным радиальным дымососом.

Требовалось обеспечить независимую друг от друга работу всех трех котлов как при параллельном функционировании, так и в одиночном режиме.

Разработать и внедрить систему было поручено ЗАО «ЭТАЛОН-ПРИБОР», компании из Челябинска, специализирующейся на комплексной промышленной автоматизации технологических процессов, которая и преж­де выполняла для завода «Электро­цинк» подобные проекты. Как и большинство наших системных интеграторов, эта фирма была основана в девяностые годы (точнее, в 1997 го­ду) и без малого за 20 лет добилась успеха не только в родном Уральском регионе, но и далеко за его пределами.

Получив задание выполнить техническое перевооружение системы газоснабжения и управления парового котла № 1 в котельной на заводе «Электроцинк», разработчики проекта предусмотрели в новой АСКУ два уровня:
- на нижнем (полевом) уровне проводится измерение и контроль технологических параметров и реализация управляющих воздействий на технологический процесс. Уровень включает в себя контрольно-измерительные приборы, исполнительные органы, электропроводки, вспомогательные технические средства;
- на среднем уровне выполняется сбор и обработка данных и выработка управляющих воздействий. В состав уровня входят шкафы контроля и сигнализации на основе ПЛК Simatic и ЖК-панели оператора с исполняемым ими системным и прикладным программным обеспечением.

Рис. 2. Средний уровень АСКУ: шкаф контроля и сигнализации

С учетом того, что подача воздуха и отвод дымовых газов у паровых котлов выполнены по групповой схеме через общие коллекторы, регулирование разрежения в топках котлов и давления воздуха, подаваемого на горелки, осуществляется по смешанной схеме, то есть с использованием как индивидуальных регулирующих органов каждого котла (поворотные заслонки), так и общих регулирующих органов (преобразователи частоты на основном вентиляторе и основном дымососе, направляющие аппараты на резервном вентиляторе и резервном дымососе). Схема и алгоритм регулирования универсальны по количеству и составу котлов, одновременно находящихся в работе (один, два или три котла в произвольном порядке), и обеспечивают в любом режиме минимально возможное потребление электроэнергии электродвигателями вентилятора и дымососа.

АСКУ парового котла предназначена для измерения технологических параметров и контроля состояния оборудования, обеспечения противоаварийных защит и блокировок согласно требованиям нормативно-технических документов, предупредительной и аварийной сигнализации, автоматического регулирования и дистанционного управления исполнительными устройствами, отображения и регистрации контролируемых параметров, режимов работы и состояния АСКУ, действий оператора и технико-экономических показателей работы котла.

Взаимодействие оператора и АСКУ осуществляется с помощью цветной жидкокристаллической панели оператора и других органов сигнализации и управления. Интерфейс АСКУ интуитивно понятен, легко и быстро осваивается персоналом и не требует от него даже минимального уровня компьютерной грамотности.

Рис. 3. Интерфейс АСКУ парового котла на панели оператора, встроенной в шкаф

Растопка и останов котла выполняются пошагово в полуавтоматическом режиме (оператор указывает, какой блок действий необходимо выполнить, АСКУ выполняет и сообщает о результате).

После растопки котла АСКУ переводится в полностью автоматический режим управления, в котором оператор только контролирует работу системы. Все предусмотренные правилами безопасности противоаварийные защиты и блокировки действуют во всех режимах работы АСКУ.

АСКУ может функционировать самостоятельно в виде отдельной системы, а также интегрироваться с «вышестоящими» АСУ.

В результате внедрения современной системы управления удалось добиться следующих результатов:
- технический объект соответствует современным требованиям безопасности;
- обеспечена надежная и экономичная работа котла во всем диапазоне нагрузок от минимальной до номинальной (до этого заказчику не удавалось вывести котел на нагрузку более 75 % от номинальной);
- достигнут проектный КПД котла;
- ограничена эмиссия окислов азота и угарного газа до значений, с запасом укладывающихся в требования современных экологических межгосударственных и национальных стандартов РФ;
- снижены трудовые и материальные затраты на эксплуатацию оборудования.

Руководство ОАО «Электроцинк» выразило удовлетворение сотрудничеством с ЗАО «ЭТАЛОН-ПРИБОР» и предложило системному интегратору принять участие в реализации других проектов.

Статья_опубликована в журнале «ИСУП», № 6(66)_2016

ЗАО «ЭТАЛОН-ПРИБОР», г. Челябинск,
тел.: +7 (351) 267-4710,
e-mail: pribor@etalon-chel.ru,
www.etalon-chel.ru