От автора
В данной публикации описывается один из простых методов автоматизации котельной и технологической сигнализации. Общую котловую автоматизацию котельной можно использовать с котлами таких фирм производителей как RIELLO, ACV, FERROLI и других производителей котлов с термостатическими пультами управления. Котлы таких фирм как BUDERUS, WIESSMANN и подобные им в данной автоматизации не нуждаются. А вот технологическую сигнализацию можно использовать во всех котельных.
С удовольствием рассмотрю другие схемные решения и отвечу на вопросы.
Куликов Виталий Николаевич E-mail: turnik_@mail.ru.
Автоматизированная котельная.
1. Вводная часть.
В настоящее время большой популярностью в мире пользуются автоматизированные котельные, которые могут работать без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Для этого в автоматизированных котельных кроме обязательной котловой автоматики должна быть:
1. Общекотловая автоматика - которая должна в отсутствии людей управлять всей котельной, т.е.:
ü автоматически производить ротацию (попеременную работу) котлов;
ü при отключении котла его насос должен работать еще примерно 20мин.;
ü автоматически производить ротацию (попеременную работу) насосов отопления, вентиляции, горячего водоснабжения (технологического процесса);
ü в зависимости от нагрузки автоматически включать (отключать) дополнительный котел;
ü автоматически поддерживать температуру теплоносителя на обратном трубопроводе котла (заданную заводом изготовителем котла);
ü автоматически осуществлять подпитку системы при понижении давления теплоносителя;
ü автоматически поддерживать температурный график теплоносителя в системе отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, технологического процесса.
2. Технологическая сигнализация – которая должна фиксировать все аварийные ситуации и выдавать световую и звуковую сигнализацию. В технологическую сигнализацию входят сигналы:
ü утечка газа (Метан);
ü появление угарного газа (СО);
ü понижение либо повышение давления газа (выход за уставки);
ü понижение либо повышение давления теплоносителя (выход за уставки);
ü понижение, повышение (выход за уставки) либо пропадание фазы питающей сети;
ü аварии котла N1-n;
ü пожара;
ü охраны;
При появлении на технологической сигнализации любого сигнала, кроме аварии котла N1-n и сигнала охраны - должно произойти экстренное отключение газового электромагнитного клапана.
3. Удаленная диспетчеризация – которая должна дублировать состояние технологической сигнализации в помещении дежурного и включать звуковую и световую сигнализацию.
Это обязательный минимум, который необходимо отслеживать, независимо от питающей сети.
2. Автоматизация гидравлической схемы.
В настоящее время современные гидравлические схемы котельных делают с гидравлическим распределителем (см. рис.1). Это очень оригинальное решение, которое позволяет дешево и просто отделить котельную от нагрузок, т.е. котельная «живет своей жизнью», а нагрузки «живут своей жизнью». Это приводит к экономной и долговременной работе котельной и системы в целом. Об этом много написано в специализированных газетах и журналах типа «АВОК» (см.: http://www.abok.ru).
Минимальная автоматизация данной гидравлической схемы напрашивается сама, т.е. для поддержания температуры теплоносителя на обратном трубопроводе котла достаточно установить электроконтактный датчик температуры (см рис 2 или http://www.rele.ru/catalog/trm11.htm), с уставкой в 55оС ( задается производителем котла ). Когда температура на обратном трубопроводе котла меньше 55оС датчик температуры Dt1 своими контактами блокирует ( отключает ) работу нагрузок и котельная работает сама на себя. При повышении температуры на обратном трубопроводе котла выше 55оС датчик температуры Dt1 включает нагрузки котельной. Т.е. датчик Dt1 стремится поддерживать температуру теплоносителя на обратном трубопроводе котла не ниже 55оС.
Рис. 1
При данной автоматике, первоначально будет происходить затухающий процесс включения и отключения нагрузок до тех пор, пока котельная и нагрузки ее не войдут в свой температурный режим. Период и время затухающих температурных колебаний зависит от протяженности внешних тепловых сетей и от объема воды в системе нагрузок.
Рис. 2
Второй электроконтактный датчик температуры Dt2 на обратном трубопроводе котла, следует установить с уставкой 70оС. Когда температура на обратном трубопроводе котла не более 70оС датчик температуры Dt2 своими контактами включает в работу второй котел. Т.е., датчик температуры Dt2 с уставкой 70оС, стремится поддерживать температурный график теплоносителя котельной в подающей линии (Т1) 90оС, а в обратной линии (Т2) 70оС. Что соответствует более стабильному и расчетному температурному графику работы котельной.
Рассмотрим одновременную работу обоих датчиков ( Dt1, Dt2 ) температуры. При первоначальном включении котельной исходная температура теплоносителя равна +10оС, соответственно температура на обратном трубопроводе котельной меньше 55 и 70оС, т.е. нагрузки котельной отключены и работают два котла сами на себя, через гидравлический распределитель. Когда температура на обратном трубопроводе поднимется до 55оС, начнется периодическое включение и отключение нагрузок котельной. По завершении затухающего процесса температура на обратном трубопроводе котельной достигнет температуры 70оС, что приведет к отключению второго котла. Повторное включение 2 котла, зависит от теплоотдачи нагрузок (больше теплоотдача - чаще включается второй котел).
Для полнофункциональной автоматизированной котельной так же следует предусмотреть:
ü автоматическую ротацию (попеременную работу) котлов;
ü автоматического включения второго котла, при понижении температуры на обратном трубопроводе котлов;
ü задержку выключения котлового насоса после отключения котла;
ü автоматическую ротацию (попеременную работу) насосов нагрузок;
ü в летний период времени каждые 24 часа производить включение на 1-2 мин. незадействованных насосов нагрузок. (Рекомендации заводов изготовителей Wilo, Grundfos и др.).
ü автоматическую подпитку системы при понижении давления теплоносителя;
Рис. 3
Более гибко это можно реализовать на простом, надежном и недорогом универсальном контроллере серии a, производства MITSUBISHI (см. рис. 3 или http://privod.ru/plc.htm).
Рис. 4
Алгоритм работы котельной можно всегда легко изменить и подстроить под свои режимы при помощи ввода в контроллер новой программы, состоящей из функциональных блоков, либо простой коррекцией запрограммированной программы. Структурная схема блока управления котельной (это и есть сам контроллер AL-20MR-D) показана на рис. 4.
a Серия – это ряд контроллеров, разработанных как компактное, универсальное изделие для решения несложных задач управления, где необходимо гибко решать задачи по автоматизации. Любой модуль a Серии позволит Вам контролировать состояние датчиков и своевременно реагировать на изменение ситуации. Часы реального времени помогут Вам избежать неоправданных затрат на электроэнергию и отопление. Плюс полный отчет о состоянии контроллера можно видеть на жидкокристаллическом дисплее, который позволит полностью контролировать технологический процесс.
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ КОТЕЛЬНОЙ.
Блок технологической сигнализации включает в себя универсальный контроллер a Серии AL-20MR-D. Принцип работы технологической сигнализации заключается в фиксации (запоминании) всех аварийных сигналов и ручная разблокировка их при помощи вмешательства обслуживающего персонала котельной. Т.е. выясняется причина аварии, ее устранение и только после этого возможна ручная разблокировка технологической сигнализации, после чего возможен повторный пуск котельной. Сигналы аварии (это «сухие» нормально разомкнутые или нормально замкнутые контакты) поступают в шкаф технологической сигнализации от устройств:
ü сигнализатора загазованности СН4 (Метан);
ü сигнализатора загазованности СО (угарный газ);
ü понижение либо повышение давления газа (выход за уставки);
ü понижение либо повышение давления теплоносителя (выход за уставки);
ü понижение, повышение (выход за уставки ) либо пропадание фазы питающей сети;
ü авария котла №1-n;
ü пожара;
ü охрана.
Структурная схема технологической сигнализации показана на рис. 5. При поступлении сигнала (любой формы, постоянный , импульсный) на входную клейму контроллера его триггер «взводится» в 1, чем и обусловлено сохранение его состояния до тех пор пока принудительно триггер не вернуть в исходное состояние. Выход триггера поступает на выходные клеймы контроллера и нагружен на световой индикатор. Все сигналы аварий поступают на вход своего триггера, а выходы триггеров поступают на свою световую индикацию, а так же на элементы OR для объединения всех аварийных сигналов и отключения газового электромагнитного клапана.
