Введение
Тенденция роста цен на основные энергоносители, отчетливо проявившаяся в последние годы, по прогнозам специалистов, сохранится и в будущем. По подсчетам специалистов, работник по эксплуатации котла, не оснащенного системой автоматики, тратит более 210 часов времени в год только на настройку температуры теплоносителя в котле.
Современную котельную невозможно представить себе без систем автоматики, объединивших все последние достижения в области управления тепловыми потоками.
На сегодняшний день существенно снизить затраты на отопление и заодно сформировать благоприятный температурный фон в доме под силу только современной системе терморегулирования. Это происходит за счет оптимизации работы всех компонентов отопительного оборудования.
Котлы в их базовой комплектации имеют стандартную автоматику, которая управляет горелкой, принимает сигналы от устройств безопасности котла, а также поддерживает заданную температуру теплоносителя.
Следует обратить внимание: именно "котловую" температуру, а не комнатную.
Современные микропроцессорные панели управления позволяют поддерживать разную температуру сразу в нескольких нагревательных контурах. Под таким контуром понимается часть системы, работающая со своими температурными и гидравлическими характеристиками и имеющая возможность их регулировки.
Системы с таким принципом регулирования называются метеоуправляемыми или погодозависимыми. Для контроля наружной температуры в этих системах используется уличный датчик, устанавливаемый на здании снаружи, с северной стороны.
При настройке контроллера устанавливается так называемая температурная кривая, отражающая зависимость температуры теплоносителя в отопительном контуре от изменения погодных условий снаружи.
Эта кривая представляет собой линию, одна точка которой соответствует +20°С на улице (при этом температура теплоносителя в отопительном контуре тоже равна +20°С, поскольку считается, что при таких условиях в отоплении нет необходимости). Вторая точка - это температура теплоносителя (скажем, 70°С), при которой даже в самые холодные сутки отопительного сезона температура в комнате будет оставаться заданной (например, 23°С).
В случае, если здание утеплено недостаточно, для компенсации теплопотерь потребуется несколько большая температура теплоносителя в отопительном контуре. Соответственно, наклон кривой будет крутым. И наоборот, если с теплоизоляцией дома все в порядке.
При изготовлении контроллера в память прибора вносят множество подобных кривых, чтобы можно было выбрать из всего семейства подходящую линию конкретно для условий обслуживаемого дома.
Классификация котельных
Паровые котельные
Паровые котельные используются для получения пара различного давления и температуры. Как правило, паровые котельные установки используются при решении различных технологических задач, для работы оборудования в производственных циклах промышленности, в том числе в пищевой, химической, в горнодобывающей отрасли, в медицине и т.д.
Кроме того, они могут использоваться в качестве производственно-отопительных установок, предполагающих, кроме производственной, еще и отопительную нагрузку.
Паровые котельные используют в своей работе следующие виды топлива:
- твердое топливо (уголь, дрова);
- жидкое топливо (нефть, мазут, ДТ);
- газ;
- два вида топлива (газ/ДТ, газ/мазут, газ/нефть и т.д.)
Паровая котельная полностью заводского изготовления монтируется в один модуль из блоков, которые производятся из сэндвич-панелей. Количество таких блоков зависит от особенностей наполнения оборудованием и мощности.
В состав модуля входит:
- паровые котлы, имеющие систему автоматики управления и контроля;
- горелочные устройства с системой автоматики управления и контроля;
- система обеспечения водой с блоком химической водоподготовки;
- насосная группа и система управления насосами;
- трубопроводы пара и воды с необходимой арматурой;
- газопровод, топливопровод;
- автоматика управления, сигнализации и безопасности;
- система сбора конденсата.
Паровые котельные представляют собой автоматизированные установки, не требующие постоянного присутствия обслуживающего персонала.
Устанавливаемая в котельной система автоматики служит для:
- запуска и остановки котлов в автоматическом режиме;
- остановки котлов в случае нарушения технологического процесса;
- информирования о технических параметрах работы;
- контроля загазованности, пожара, проникновения постороннего человека.
Эффективность при использовании паровой БМК достигается за счет снижения затрат на производство пара, практически полного отсутствия потерь в протяженных паропроводах, сниженных эксплуатационных расходов, надежности оборудования, автоматизированной системы диспетчерского управления.
Рисунок 1.1 - Внешний вид котельного оборудования
Водогрейные котельные
По назначению тепловой нагрузки:
- отопительные (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение);
- производственные (горячая вода для технологических потребителей);
- смешанные (обеспечение отопительной и производственной функций).
По категории надежности отпуска тепла:
- 1-я категория — котельные, являющиеся единственным источником тепла для потребителей первой категории (не допускающих перерывов в подаче расчетного количества теплоты);
- 2-я категория — котельные, предназначенные для потребителей допускающих снижение отпуска тепла на период ремонта, но не более 54 часов;
- 3-я категория — все остальные потребители.
Функциональная схема регулирования температурой водогрейного котла на смешанном топливе (газе или мазуте) типа КВ-ГМ имеет вид как на рисунке 1.1.
Рисунок 1.2 - Функциональная схема контроля КВ-ГМ
Средства автоматики котлов и котельных
В состав автоматики котлов входят:
- приборы контроля пламени и управления розжигом котла для обеспечения безопасности при пропадании факела, защищая котел от возможного взрыва - Ф34, ФДЧ, ФСП 1, ФЭСП 2;
- специализированные датчики измерения таги в топках котлов - тягомеры, напоромеры, тягонапоромеры - для обеспечения оптимального режима работы;
Рисунок 2.1 - Вид системы подачи газа и контроля горения
- графические панели управления;
- шкафы котловой автоматики для управления котлами типов ДЕ и ДКВР.
Для снижения количества вредных выбросов в воздух многофункциональная автоматика способна оптимизировать работу горелки. В установочных параметрах современных контроллеров минимальная продолжительность горения задана изначально. Это исключает работу горелки в режиме "старт-стоп", плохо влияющем как на ресурс оборудования, так и на экологию. Дело в том, что больше всего вредных выбросов образуется именно в момент розжига. Это происходит за счет неполного сгорания топлива. По умолчанию минимальное время работы горелки обычно составляет не менее одной минуты.
Автоматизация котельных на основе применения новейших технологий и современного оборудования позволяет обеспечить:
- значительное сокращение эксплуатационных и капитальных затрат;
- прогрев калорифера при запуске системы;
- поддержание температуры приточного воздуха;
- защиту системы от превышения температуры обратной воды;
- автоматическое включение и выключение с помощью таймера, где время включения и выключения оборудования связано с календарной датой или временем суток;
- вывод управления всеми системами вентиляции на единый диспетчерский пульт;
- регулирование температуры воздуха после калориферов воздушных завес и приточной вентиляции.
Автоматика вентиляции позволит экономить до 50% потребление тепловой энергии.
Рисунок 2.2 – Схема приточной вентиляции
Система автоматического регулирования уровня воды в расширительном баке применяются в системах автоматического поддержания уровня жидкости в резервуарах, накопительных емкостях, отстойниках, а также в системах автоматического осушения.
Система автоматического регулирования уровня воды в расширительном баке - при утечке воды из расширительного бака срабатывает датчик давления или уровня воды в расширительном баке и автоматически включается насос подпитки.
Система автоматического включения резервного насоса (АВР) срабатывает при выходе из строя основного насоса, а также системы автоматического включения насоса отопления при перерывах в подаче напряжения сети.
Рисунок 2.3 – Схема обвязки циркуляционных насосов
Во многих современных системах можно задавать время "выбега" насосов. Эта функция позволяет предотвратить возможный перегрев котла. Дело в том, что в котлах наблюдается повышение температуры котловой воды уже после отключения горелки. Виною тому происходящий внутри металла теплообмен, направленный от поверхности, обращенной к топке, к той, которую омывает теплоноситель. Процесс будет происходить до тех пор, пока температуры внутренней и наружной поверхностей не сравняются, при этом может наступить перегрев котла. Вот почему важно не останавливать циркуляционные насосы сразу, а давать им еще какое-то время поработать.