Автоматические котельные на газе

Автоматические котельные на газе

Для регулирования и оптимизации функционирования котловых агрегатов технические средства стали применяться еще на начальных этапах автоматизации промышленности и производства. Сегодняшний уровень развития этого направления позволяет значительно повысить рентабельность и надежность котельного оборудования, обеспечить безопасность и интеллектуализацию труда обслуживающего персонала.

Задачи и цели

Современные системы автоматизации котельных способны гарантировать безаварийную и эффективную эксплуатацию оборудования без непосредственного вмешательства оператора. Функции человека сводятся к онлайн-мониторингу работоспособности и параметров всего комплекса устройств. Автоматизация котельных решает следующие задачи:

  • Автоматический запуск и останов котлоагрегатов.
  • Регулирование мощности котлов (управление каскадом) согласно заданным первичным настройкам.
  • Управление подпитывающими насосами, осуществление контроля уровней теплоносителя в рабочем и потребительском контурах.
  • Аварийный останов и включение сигнализирующих устройств, в случае выхода рабочих значений системы за установленные пределы.

Объект автоматизации

Котельное оборудование как объект регулирования является сложной динамической системой со множеством взаимосвязанных входных и выходных параметров. Автоматизация котельных осложняется тем, что в паровых агрегатах очень велики скорости протекания технологических процессов. К основным регулируемым величинам относят:

  • расход и давление теплоносителя (воды или пара);
  • разряжение в топке;
  • уровень в питательном резервуаре;
  • в последние годы повышенные экологические требования предъявляются к качеству приготавливаемой топливной смеси и, как следствие, к температуре и составу продуктов дымоудаления.

Уровни автоматизации

Степень автоматизации задается при проектировании котельной или при капитальном ремонте/замене оборудования. Может лежать в диапазоне от ручного регулирования по показаниям контрольно-измерительных приборов до полностью автоматического управления по погодозависимым алгоритмам. Уровень автоматизации в первую очередь определяется назначением, мощностью и функциональными особенностями эксплуатации оборудования.

Современная автоматизация работы котельной подразумевает комплексный подход — подсистемы контроля и регулирования отдельных технологических процессов объединяются в единую сеть с функционально-групповым управлением.

Общая структура

Автоматизация котельных выстраивается по двухуровневой схеме управления. К нижнему (полевому) уровню относятся приборы локальной автоматики на базе программируемых микроконтроллеров, реализующие техническую защиту и блокировку, регулировку и изменение параметров, первичные преобразователи физических величин. Сюда же причисляют и оборудование, предназначенное для преобразования, кодирования и передачи информационных данных.

Верхний уровень может быть представлен в виде графического терминала встроенного в шкаф управления или автоматизированного рабочего места оператора на базе персонального компьютера. Здесь отображается вся информация, поступающая от микроконтроллеров нижнего уровня и датчиков системы, и производится ввод оперативных команд, регулировок и уставок. Кроме диспетчеризации процесса решаются задачи оптимизации режимов, диагностики технического состояния, анализа экономических показателей, архивирования и хранения данных. При необходимости информация передается в общую систему управления предприятием (MRP/ERP) или населенным пунктом.

Автоматизация котельного оборудования

Современный рынок широко представлен как отдельными приборами и устройствами, так и комплектами автоматики отечественного и импортного производства для паровых и водогрейных котлов. К средствам автоматизации относят:

  • оборудование управления розжигом и наличия пламени, запускающее и контролирующее процесс горения топлива в топочной камере котлоагрегата;
  • специализированные сенсоры (тягонапоромеры, датчики температуры, давления, газоанализаторы и т. д.);
  • исполнительные устройства (электромагнитные клапаны, реле, сервоприводы, частотные преобразователи);
  • панели управления котлами и общекотельным оборудованием (пульты, сенсорные мнемосхемы);
  • шкафы коммутации, линии связи и энергообеспечения.

При выборе технических средств управления и контроля наиболее пристальное внимание следует уделить автоматике безопасности, исключающей возникновение нештатных и аварийных ситуаций.

Подсистемы и функции

Любая схема автоматизации котельной включает в себя подсистемы контроля, регулирования и защиты. Регулирование осуществляется путем поддержания оптимального режима горения заданием разряжения в топке, расхода первичного воздуха и параметров теплоносителя (температуры, давления, расхода). Подсистема контроля выводит фактические данные о функционировании оборудования на человеко-машинный интерфейс. Приборы защиты гарантируют предотвращение аварийных ситуаций при нарушении нормальных условий эксплуатации, подачу светового, звукового сигнала или останов котлоагрегатов с фиксацией причины (на графическом табло, мнемосхеме, щите).

Читайте также:  Белое масло для дерева для внутренних работ

Коммуникационные протоколы

Автоматизация котельных установок на базе микроконтроллеров сводит к минимуму использование в функциональной схеме релейных коммутаций и контрольных электролиний. Для связи верхнего и нижнего уровней АСУ, передачи информации между датчиками и контроллерами, для трансляции команд на исполнительные устройства используют промышленную сеть с определенным интерфейсом и протоколом передачи данных. Наибольшее распространение получили стандарты Modbus и Profibus. Они совместимы с основной массой оборудования, используемого для автоматизации объектов теплоснабжения. Отличаются высокими показателями достоверности передачи информации, простыми и понятными принципами функционирования.

Энергосберегающие и социальные эффекты автоматизации

Автоматизация котельных полностью исключает возможность аварий с разрушением капитальных строений, гибелью обслуживающего персонала. АСУ способна круглосуточно обеспечить нормальное функционирование оборудования, свести к минимуму влияние человеческого фактора.

В свете непрерывного роста цен на топливные ресурсы не последнее значение имеет и энергосберегающий эффект автоматизации. Экономия природного газа, достигающая до 25 % за отопительный сезон, обеспечивается:

  • оптимальным соотношением "газ/воздух" в топливной смеси на всех режимах работы котельной, коррекцией по уровню содержания кислорода в продуктах сгорания;
  • возможностью индивидуальной настройки не только котлов, но и газогорелочных устройств;
  • регулированием не только по температуре и давлению теплоносителя на входе и выходе котлов, но и с учетом параметров окружающей среды (погодозависимые технологии).

Кроме того, автоматика позволяет реализовать энергоэффективный алгоритм отопления нежилых помещений или зданий, не используемых в выходные и праздничные дни.

Промышленные котлы, работающие на газовом топливе, сегодня пользуются большим спросом из-за высокой оценки своей экономичности с учётом роста стоимости на различные энергоносители. Такие автономные отопительные системы способны обогревать не только крупномасштабные объекты с большими площадями внутренних помещений, но также они годятся и для отопления домов со всеми их хозяйственными постройками (банями, гаражами, амбарами, птичниками и прочим). Стоит изучить подробнее общие характеристики таких котлов, а также примеры нескольких моделей, которые считаются сегодня популярными на рынке.

Условия: централизованный магистральный газ

Функционирует промышленное оборудование на централизованном магистральном газе, который подается из центральных прямых систем газоснабжения в городе, населенном пункте. Такие установки чаще всего применяются в помещениях следующих объектов:

  • склады;
  • цеха;
  • центральные точки отопления коммунальных служб;
  • административные здания, офисы, корпуса;
  • крытые полигоны, площадки и прочие широкие площади помещений.

Газовое топливо считается наиболее недорогим, чем все остальные, поэтому и оборудование по экономии превосходит твердотопливные или иные установки. В устройстве вмонтирована специальная газовая горелка, непосредственно подающая газ, а также имеется специальный теплообменник, сделанный из высококачественной меди.

Также в конструкции имеется насос для подачи воды (пара), манометр для измерения показателей давления, термометр, показывающий оптимальную температуру нагрева и основное – бак, в который подается жидкий теплоноситель – вода. К этому стоит добавить систему безопасности, которой сейчас снабжаются практически все модели современных газовых котлов промышленного типа.

Виды котлов: водогрейный, паровой пиролизный

В зависимости от того, будет ли обогреваться устройство ангар или небольшой склад, предусматривается два варианта подачи отопления – паром или горячей водой. Чтобы отопить производственную площадь в помещении чаще всего пользуются водогрейными котлами. А паровой пиролизный вариант хорошо подходит для жилых зданий, небольших размеров помещений. Какой из них больше экономичный, а какой – затратный, следует рассчитывать индивидуально, исходя из параметров площадей, принципа и устройства каждой модели в отдельности.

Читайте также:  Весенние фантазии своими руками

Отопительный котел Protherm Бизон NO 100

Теплоноситель для котла: вода, антифриз, пропиленгкликоль

Обогрев происходит путем доведения до высокой температуры воды, пара,, пропиленгкликоля или антифриза, который под давлением подается в трубы и радиаторы системы отопления в помещении. По сравнению с обычными котлами, работающими на твердых теплоносителях (дровах, угле), газовое сооружение имеет устройство конструкции намного сложнее. Но, несмотря, на скорость потребления газа, они считаются более практичными в плане обработки потребляемого.

Дополнительно: автоматическое управление котлом, автоматическая закладка топлива

Усовершенствование газовых промышленных котлов заключается в том, что в них имеется автоматическое управление, а также – автоматическая «закладка» топлива.

Автоматика состоит из следующих элементов:

  • блок управления;
  • элементы, контролирующие работу котла – датчики, клапаны, управление с встроенным микропроцессором;
  • элементы системы безопасности работы котла – предупреждают о протечках, перепадах давления, увеличении температуры и прочее.

Благодаря этой системе можно проконтролировать подачу энергоносителя, отключение, розжиг пламени, стабильность, равномерность распределения давления в системе. И другое. Этим самым также достигается существенная экономия потребления газа.

Преимущества, недостатки

Преимуществом использования промышленных газовых котлов в таких областях, как сельское хозяйство, производства, административные или жилые здания, является легкий монтаж и долгосрочная эксплуатация без капитального ремонта. Но есть и другие плюсы, которые заключаются в следующем:

  1. Коэффициент теплоотдачи высок, боле коэффициента потребления.
  2. Теплоноситель в таких котлах не требуется доводить до кипения, что исключает возникновение рисков нарушения целостности самой отопительной системы.
  3. Работа на разных видах жидкого энергоносителя без существенных потерь.
  4. Движение жидкости прямоточно.
  5. Регуляторы климатических изменений контролируют работу системы.
  6. Контрольно-измерительный комплект приборов входят в комплектацию котла.
  7. Отлично монтируются вблочно-модульную систему котельных.
  8. Есть защита от накипи.
  9. Компактные габариты.
  10. Наличие на рынке.
  11. Не требуется подключать к электропитанию, что уже значительно удешевляет использование оборудования.

Недостатками газовых промышленных установок являются следующие показатели:

  1. Быстро и интенсивно потребляют топливо.
  2. Стоимость бывает на рынке завышена. Приходится искать варианты дешевле у прямого поставщика.
  3. Случайное затухание горелки может привести к несчастным случаям, взрывам газа. Нужно выбирать модель с встроенной системой самодиагностики и безопасности – например, термостаты, регулирующие интенсивность горения пламени.

Какие есть производители

Сегодня производство промышленных котлов на газу расширено. Среди передовых производителей уникальных моделей, особенно выделяются следующие торговые марки:

  • Arcus;
  • Baxi;
  • Wirbel;
  • ICI Caldaie;
  • Alphatherm;
  • Unical;
  • Protherm.

ТОП – Описание с характеристиками и ценами трех котлов (на площадь 1000 кв.м.)

Опишем возможности и основные параметры некоторых газовых котлов промышленного уровня.

Напольный котел Buderus Logano (2 котла идут в паре)

  1. Теплообменник – чугун.
  2. Камера сгорания закрыта.
  3. Режимы мощностей – 4 варианта.
  4. Управление – интеллектуальное, автоматическое.
  5. Тип горелки – атмосферный.
  6. Розжиг – электрика.
  7. Мощность тепловая – 159-296 кВт.
  8. Давление – 4 Бар.
  9. КПД – 93%.
  10. Напорная тяга – 3 Па.
  11. Дымоход в диаметре – 250-360 мм.
  12. Производитель – Россия.
  13. Размеры (по ДЛхШхВ) – 1264х1420х1610 мм.
  14. Гарантия – 2 года.
  15. Цена – 776 550 – 950 000 руб.

Газовый промышленный котел VAILLANT atmoCraft

  1. Тип оборудования – секционный.
  2. Установка – на пол.
  3. Теплообменник – чугун.
  4. Камера сгорания открыта.
  5. Управление – ЖК-дисплей, интеллектуальное, автоматическое.
  6. Тип горелки – атмосферный.
  7. Розжиг – электрика.
  8. Мощность тепловая – 157 кВт.
  9. Давление – 4 Бар.
  10. Отдача теплом – 95%.
  11. Напорная тяга – 3 Па.
  12. Дымоход в диаметре – 250-375 мм.
  13. Габариты (ДЛхШхВ) – 1145х1730х1012 мм.
  14. Производитель – Германия.
  15. Гарантия – 2 года.
  16. Цена – 550 000 – 750 000 руб.
Читайте также:  Автомат световых эффектов схема

Промышленный газовый котел PROTHERM NO-3500 Bison

  1. Теплообменник и корпус – сталь.
  2. Камера сгорания открыта.
  3. Объединение – каскад.
  4. Режимы мощностей.
  5. Управление – интеллектуальное, на микропроцессоре.
  6. Тип горелки – атмосферный.
  7. Горелок – вариаций может быть несколько.
  8. Разные вариации энергоносителей.
  9. Розжиг – электрика.
  10. Мощность тепловая – 3500 кВт.
  11. Тепловая нагрузка – от 10 Вт.
  12. Теплоотдача – 93-100%.
  13. Напорная тяга – 3 Па.
  14. Дымоход в диаметре – 250-360 мм.
  15. Размеры (ДЛхВхШ) – 2146х390х1870 мм.
  16. Производитель – Россия.
  17. Гарантия – 3 года.
  18. Цена – 1,9-2,2 млн. руб.

В заключении хочется отметить, что подбор оптимальной модели котла должно осуществляться с точными расчетами, а не приблизительными. Только в этом случае возможен его высокий уровень функционала. Для расчетов применяется специальная формула: 1 кВт (обогрев) на 10 м. кв. помещения при отличной теплоизоляции и высоте потолков не больше 3 м. В котле может быть 1-2 контура. Также следует обращать внимание и на габариты, вес и оснащение оборудования всеми необходимыми измерительными приборами.