Automazione impianti caldaie: descrizione, dispositivo e schema

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Per regolare e ottimizzare il funzionamento dei gruppi caldaia, anche nelle fasi iniziali dell'automazione dell'industria e della produzione, si è cominciato ad utilizzare mezzi tecnici. L'attuale livello di sviluppo in quest'area può aumentare significativamente la redditività e l'affidabilità delle apparecchiature della caldaia, garantire la sicurezza e l'intellettualizzazione del lavoro del personale di manutenzione.

Obiettivi e obiettivi

I moderni sistemi di automazione del locale caldaia sono in grado di garantire un funzionamento efficiente ed efficiente delle apparecchiature senza l'intervento diretto dell'operatore. Le funzioni umane sono ridotte al monitoraggio online delle prestazioni e dei parametri dell'intero complesso di dispositivi. L'automazione delle caldaie risolve i seguenti compiti:

• Avvio e arresto automatici delle caldaie.
• Regolazione della potenza della caldaia (controllo in cascata) in base alle impostazioni primarie indicate.
• Controllo delle pompe di alimentazione, controllo dei livellirefrigerante nei circuiti di lavoro e di consumo.
• Arresto di emergenza e attivazione dei dispositivi di segnalazione, nel caso i valori di funzionamento dell'impianto superino i limiti stabiliti.

Oggetto di automazione

L'apparecchiatura della caldaia come oggetto di regolazione è un sistema dinamico complesso con molti parametri di input e output correlati. L'automazione delle caldaie è complicata dal fatto che la velocità dei processi tecnologici nelle unità a vapore è molto elevata. I principali valori regolabili includono:

• portata e pressione del liquido di raffreddamento (acqua o vapore);
• scarico nella fornace;
• livello del serbatoio di alimentazione;
• Negli ultimi anni, sono stati imposti requisiti ambientali sempre maggiori alla qualità della miscela di carburante preparata e, di conseguenza, alla temperatura e alla composizione dei prodotti di scarico dei fumi.

Livelli di automazione

Il grado di automazione viene impostato durante la progettazione di un locale caldaia o durante la revisione/sostituzione di apparecchiature. Può variare dal controllo manuale in base alle indicazioni della strumentazione al controllo completamente automatico secondo algoritmi dipendenti dal clima. Il livello di automazione è determinato principalmente dallo scopo, dalla capacità e dalle caratteristiche funzionali del funzionamento dell'apparecchiatura.

L'automazione moderna del locale caldaia implica un approccio integrato: i sottosistemi per il monitoraggio e la regolazione dei singoli processi tecnologici sono combinati in un'unica rete concontrollo di gruppo.

Struttura generale

L'automazione delle caldaie si basa su uno schema di controllo a due livelli. Il livello inferiore (di campo) comprende dispositivi di automazione locale basati su microcontrollori programmabili che implementano protezione tecnica e blocco, regolazione e modifica dei parametri, convertitori primari di grandezze fisiche. Ciò include anche apparecchiature progettate per convertire, codificare e trasmettere dati informativi.

Il livello superiore può essere rappresentato come un terminale grafico integrato nel quadro elettrico o come una postazione operatore basata su un personal computer. Visualizza tutte le informazioni provenienti dai microcontrollori e sensori di livello inferiore del sistema e inserisce comandi operativi, regolazioni e impostazioni. Oltre al dispacciamento dei processi, vengono risolti i compiti di ottimizzazione delle modalità, diagnosi dello stato tecnico, analisi degli indicatori economici, archiviazione e conservazione dei dati. Se necessario, le informazioni vengono trasferite al sistema di gestione generale dell'impresa (MRP / ERP) o località.

Automazione delle apparecchiature della caldaia

Il mercato moderno è ampiamente rappresentato sia da singoli strumenti e dispositivi, sia da kit di automazione nazionali ed esteri per caldaie a vapore e acqua calda. Gli strumenti di automazione includono:

• apparecchiature di accensione e controllo fiamma, avviamento econtrollare il processo di combustione del combustibile nella camera di combustione della caldaia;
• sensori specializzati (manometri e manometri, sensori di temperatura e pressione, analizzatori di gas, ecc.);
• attuatori (elettrovalvole, relè, servoazionamenti, convertitori di frequenza);
• pannelli di controllo per caldaie e apparecchiature generali per caldaie (pannelli, touch screen);
• quadri elettrici, linee di comunicazione e alimentazione.

Nella scelta dei mezzi tecnici di controllo e monitoraggio, occorre prestare la massima attenzione agli automatismi di sicurezza, che escludono il verificarsi di situazioni di emergenza e di emergenza.

Sottosistemi e funzioni

Qualsiasi schema di automazione del locale caldaia include sottosistemi di controllo, regolazione e protezione. La regolazione avviene mantenendo la modalità di combustione ottimale impostando il vuoto nel forno, la portata dell'aria primaria e i parametri del liquido di raffreddamento (temperatura, pressione, portata). Il sottosistema di controllo trasmette i dati effettivi sul funzionamento dell'apparecchiatura all'interfaccia uomo-macchina. I dispositivi di protezione garantiscono la prevenzione di situazioni di emergenza in caso di violazione delle normali condizioni di funzionamento, l'erogazione di un segnale luminoso, sonoro o lo spegnimento delle caldaie con determinazione della causa (su display grafico, diagramma mnemonico, scudo).

Protocolli di comunicazione

L'automazione degli impianti di caldaia basata su microcontrollori riduce al minimo l'utilizzo in funzioneschema di commutazione relè e linee elettriche di controllo. Per collegare i livelli superiore e inferiore del sistema di controllo automatizzato, trasferire informazioni tra sensori e controllori, per tradurre i comandi in attuatori, viene utilizzata una rete industriale con un'interfaccia e un protocollo di trasferimento dati specifici. Gli standard più utilizzati sono Modbus e Profibus. Sono compatibili con la maggior parte delle apparecchiature utilizzate per automatizzare gli impianti di riscaldamento. Si distinguono per alti tassi di affidabilità del trasferimento delle informazioni, principi di funzionamento semplici e comprensibili.

Risparmio energetico ed effetti sociali dell'automazione

L'automazione delle caldaie elimina completamente la possibilità di incidenti con la distruzione di edifici capitali, la morte del personale di servizio. ACS è in grado di garantire il normale funzionamento delle apparecchiature 24 ore su 24, riducendo al minimo l'influenza del fattore umano.

Alla luce del continuo aumento dei prezzi delle risorse di carburante, l'effetto di risparmio energetico dell'automazione non è il meno importante. Il risparmio di gas naturale, che arriva fino al 25% per stagione di riscaldamento, è fornito da:

• rapporto "gas/aria" ottimale nella miscela di combustibile in tutte le modalità di funzionamento del locale caldaia, correzione del livello di contenuto di ossigeno nei prodotti della combustione;
• la possibilità di personalizzare non solo le caldaie, ma anche i bruciatori a gas;
• regolando non solo la temperatura e la pressione del liquido di raffreddamento all'ingresso e all'uscita delle caldaie, ma anche tenendo conto dei parametri ambientali(tecnologia con compensazione del clima).

Inoltre, l'automazione consente di implementare un algoritmo di efficienza energetica per il riscaldamento di locali non residenziali o edifici che non vengono utilizzati nei fine settimana e nei giorni festivi.