Tự động hóa nhà máy lò hơi: mô tả, thiết bị và sơ đồ

2025 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2025-01-24 13:27

Để điều chỉnh và tối ưu hóa hoạt động của các đơn vị lò hơi, các phương tiện kỹ thuật bắt đầu được sử dụng ngay cả ở những giai đoạn ban đầu của quá trình tự động hóa trong công nghiệp và sản xuất. Mức độ phát triển hiện tại trong lĩnh vực này có thể làm tăng đáng kể lợi nhuận và độ tin cậy của thiết bị lò hơi, đảm bảo an toàn và trí tuệ hóa công việc của nhân viên bảo trì.

Mục tiêu và mục tiêu

Hệ thống tự động hóa trong phòng nồi hơi hiện đại có thể đảm bảo vận hành thiết bị không gặp sự cố và hiệu quả mà không cần sự can thiệp trực tiếp của người vận hành. Các chức năng của con người được giảm xuống để giám sát trực tuyến hiệu suất và các thông số của toàn bộ phức hợp thiết bị. Tự động hóa nhà lò hơi giải quyết các nhiệm vụ sau:

• Tự động khởi động và dừng nồi hơi.
• Quy định công suất nồi hơi (điều khiển tầng) theo cài đặt chính nhất định.
• Kiểm soát máy bơm cấp liệu, kiểm soát mứcchất làm mát trong mạch làm việc và tiêu dùng.
• Dừng khẩn cấp và kích hoạt các thiết bị phát tín hiệu, trong trường hợp giá trị hoạt động của hệ thống vượt quá giới hạn đã thiết lập.

Đối tượng Tự động hóa

Thiết bị lò hơi là đối tượng điều chỉnh là một hệ thống động lực phức tạp với nhiều thông số đầu vào và đầu ra có quan hệ với nhau. Việc tự động hoá các nhà lò hơi rất phức tạp do tốc độ của các quá trình công nghệ trong các tổ máy hơi rất cao. Các giá trị điều chỉnh chính bao gồm:

• tốc độ dòng chảy và áp suất của chất làm mát (nước hoặc hơi nước);
• xả trong lò;
• cấp bể cấp liệu;
• Trong những năm gần đây, các yêu cầu về môi trường ngày càng cao đã được đặt ra đối với chất lượng của hỗn hợp nhiên liệu đã chuẩn bị và kết quả là đối với nhiệt độ và thành phần của các sản phẩm thải khói.

Mức độ tự động hóa

Mức độ tự động hóa được đặt ra khi thiết kế nhà lò hơi hoặc khi đại tu / thay thế thiết bị. Nó có thể bao gồm từ điều khiển thủ công theo chỉ dẫn của thiết bị đo đến điều khiển hoàn toàn tự động theo các thuật toán phụ thuộc vào thời tiết. Mức độ tự động hóa chủ yếu được xác định bởi mục đích, công suất và các tính năng chức năng của hoạt động của thiết bị.

Tự động hóa hiện đại của phòng nồi hơi ngụ ý một cách tiếp cận tích hợp - các hệ thống con để giám sát và điều chỉnh các quy trình công nghệ riêng lẻ được kết hợp thành một mạng duy nhất có chức năngkiểm soát nhóm.

Cấu trúc tổng thể

Tự động hóa nhà lò hơi được xây dựng trên sơ đồ điều khiển hai cấp. Mức (trường) thấp hơn bao gồm các thiết bị tự động hóa cục bộ dựa trên bộ vi điều khiển có thể lập trình thực hiện bảo vệ và ngăn chặn kỹ thuật, điều chỉnh và thay đổi các tham số, bộ chuyển đổi sơ cấp của các đại lượng vật lý. Điều này cũng bao gồm thiết bị được thiết kế để chuyển đổi, mã hóa và truyền dữ liệu thông tin.

Cấp trên có thể được biểu diễn dưới dạng thiết bị đầu cuối đồ họa được tích hợp trong tủ điều khiển hoặc như một máy trạm của người vận hành dựa trên máy tính cá nhân. Nó hiển thị tất cả thông tin đến từ các bộ vi điều khiển và cảm biến cấp thấp hơn của hệ thống, đồng thời nhập các lệnh vận hành, điều chỉnh và cài đặt. Ngoài công việc điều độ quy trình, các công việc tối ưu hóa chế độ, chẩn đoán tình trạng kỹ thuật, phân tích các chỉ tiêu kinh tế, lưu trữ và lưu trữ số liệu đều được giải quyết. Nếu cần, thông tin được chuyển đến hệ thống quản lý chung của doanh nghiệp (MRP / ERP) hoặc địa phương.

Tự động hóa thiết bị lò hơi

Thị trường hiện đại được đại diện rộng rãi bởi cả các dụng cụ và thiết bị riêng lẻ, cũng như các bộ tự động hóa sản xuất trong nước và nước ngoài cho nồi hơi và nước nóng. Các công cụ tự động hóa bao gồm:

• thiết bị đánh lửa và điều khiển ngọn lửa, khởi động vàkiểm soát quá trình đốt cháy nhiên liệu trong buồng đốt của bộ nồi hơi;
• cảm biến chuyên dụng (đồng hồ đo áp suất và dự thảo, cảm biến nhiệt độ và áp suất, máy phân tích khí, v.v.);
• thiết bị truyền động (van điện từ, rơ le, bộ truyền động servo, bộ chuyển đổi tần số);
• bảng điều khiển cho nồi hơi và thiết bị nồi hơi nói chung (bảng điều khiển, màn hình cảm ứng);
• tủ chuyển mạch, đường dây liên lạc và nguồn điện.

Khi lựa chọn các phương tiện kỹ thuật để kiểm soát và giám sát, cần chú ý đến tính năng tự động an toàn, loại trừ trường hợp xảy ra các tình huống khẩn cấp và khẩn cấp.

Hệ thống con và chức năng

Bất kỳ sơ đồ tự động hóa phòng nồi hơi nào cũng bao gồm các hệ thống con điều khiển, quy định và bảo vệ. Việc điều chỉnh được thực hiện bằng cách duy trì chế độ đốt tối ưu bằng cách cài đặt chân không trong lò, tốc độ dòng khí sơ cấp và các thông số chất làm mát (nhiệt độ, áp suất, tốc độ dòng chảy). Hệ thống con điều khiển xuất dữ liệu thực tế về hoạt động của thiết bị sang giao diện người - máy. Các thiết bị bảo vệ đảm bảo ngăn ngừa các tình huống khẩn cấp trong trường hợp vi phạm các điều kiện vận hành bình thường, việc cung cấp ánh sáng, tín hiệu âm thanh hoặc tắt các thiết bị nồi hơi với sự cố định nguyên nhân (trên màn hình đồ họa, sơ đồ ghi nhớ, tấm chắn).

Giao thức truyền thông

Tự động hóa các nhà máy lò hơi dựa trên vi điều khiển giảm thiểu việc sử dụng trong chức năngsơ đồ đóng cắt rơ le và điều khiển đường dây điện. Để kết nối các cấp trên và dưới của hệ thống điều khiển tự động, truyền thông tin giữa các cảm biến và bộ điều khiển, để dịch các lệnh tới các cơ cấu chấp hành, một mạng công nghiệp có giao diện cụ thể và giao thức truyền dữ liệu được sử dụng. Các tiêu chuẩn được sử dụng rộng rãi nhất là Modbus và Profibus. Chúng tương thích với phần lớn các thiết bị được sử dụng để tự động hóa các cơ sở sưởi ấm. Chúng được phân biệt bởi tốc độ truyền tải thông tin đáng tin cậy cao, nguyên lý hoạt động đơn giản và dễ hiểu.

Tiết kiệm năng lượng và hiệu quả xã hội của tự động hóa

Tự động hóa nhà lò hơi loại bỏ hoàn toàn khả năng xảy ra tai nạn với việc phá hủy các tòa nhà thủ đô, cái chết của nhân viên phục vụ. ACS có khả năng đảm bảo hoạt động bình thường của thiết bị suốt ngày đêm, giảm thiểu ảnh hưởng của yếu tố con người.

Trong bối cảnh giá tài nguyên nhiên liệu liên tục tăng, hiệu quả tiết kiệm năng lượng của tự động hóa không phải là điều quan trọng nhất. Tiết kiệm khí đốt tự nhiên, lên đến 25% mỗi mùa sưởi ấm, được cung cấp bởi:

• tỷ lệ "khí / không khí" tối ưu trong hỗn hợp nhiên liệu ở tất cả các chế độ vận hành của lò hơi, điều chỉnh theo mức hàm lượng oxy trong các sản phẩm cháy;
• khả năng tùy chỉnh không chỉ nồi hơi, mà còn cả đầu đốt khí;
• điều chỉnh không chỉ nhiệt độ và áp suất của chất làm mát ở đầu vào và đầu ra của nồi hơi, mà còn tính đến các thông số môi trường(công nghệ bù trừ thời tiết).

Ngoài ra, tự động hóa cho phép bạn triển khai một thuật toán tiết kiệm năng lượng để sưởi ấm các cơ sở không phải dân cư hoặc các tòa nhà không được sử dụng vào cuối tuần và ngày lễ.