Автоматизация блочно-модульной газовой котельной мощностью 3,9 МВт

Для производственного цеха российского производителя сельскохозяйственной техники в Ростове-на-Дону была реализована система автоматизации блочно-модульной котельной. Котельная работает на природном газе и оборудована тремя водогрейными котлами мощностью 1300 кВт каждый.

Котельная обеспечивает теплоснабжение производственного цеха и приготовление горячей воды. Для объекта была необходима автоматическая работа оборудования, погодозависимое регулирование, контроль аварийных состояний и возможность удалённого мониторинга и управления предусмотренными параметрами.

Разработку и реализацию раздела автоматизации, включая программирование контроллеров и реле, выполнила компания «ПромАвтоматика Юг». Система построена на базе оборудования ОВЕН.

Задача проекта

В рамках проекта требовалось реализовать:

• автоматическое управление тремя водогрейными котлами с двухступенчатыми газовыми горелками;
• каскадное включение и отключение котлов в зависимости от текущей тепловой нагрузки;
• погодозависимое регулирование температуры теплоносителя;
• управление контурами отопления и ГВС;
• управление котловыми, сетевыми и подпиточными насосами;
• контроль давления и других основных параметров теплоносителя;
• контроль состояния котлов и общекотельных аварий;
• автоматическую ротацию оборудования и резервирование насосов;
• диспетчеризацию котельной и передачу уведомлений о нештатных ситуациях.

Реализация проекта

Основу системы автоматизации составили контроллеры КТР-121 с готовыми алгоритмами для автоматизации котельных.

Для управления тремя котлами применены три котловых регулятора КТР-121.01.10.

Контроллеры управляют работой котлов и взаимодействуют с автоматизированными газовыми горелками через встроенный менеджер горения. Горелки имеют собственные функции автоматического розжига и поддерживают внешнее управление по дискретным сигналам.

КТР-121.01.10 обеспечивают:

• поддержание заданной температуры теплоносителя на выходе из котла;
• управление котловыми насосами;
• контроль температуры обратной воды;
• контроль давления теплоносителя;
• контроль протока через котёл;
• контроль разрежения в топке;
• управление отсечными клапанами;
• передачу информации о состоянии котлов и аварийных сигналах в систему управления.

Для управления группой котлов применён каскадный контроллер КТР-121.02.41. Он рассчитан на управление каскадом до четырёх котлов, в реализованной системе контроллер управляет тремя котлами:

• поддерживает заданную температуру подачи в общем трубопроводе;
• определяет необходимое количество работающих котлов;
• управляет включением ступеней мощности двухступенчатых горелок;
• равномерно распределяет наработку между котлами;
• управляет сетевыми насосами;
• контролирует давление теплоносителя;
• участвует в управлении общей системой подпитки;
• обеспечивает взаимодействие с тепловым регулятором КТР-121.03.20.

Каскадное управление позволяет адаптировать теплопроизводительность котельной к текущей нагрузке и не задействовать избыточное количество оборудования.

Для управления закрытыми контурами отопления и горячего водоснабжения применён тепловой регулятор КТР-121.03.20.

Контроллер управляет регулировочными клапанами КЗР, поддерживая заданные температуры в контурах отопления и ГВС. В системе реализованы:

• погодозависимое регулирование температуры подачи;
• управление насосами потребителей;
• контроль давления в тепловых контурах;
• автоматическая ротация насосов;
• автоматический ввод резервного насоса при неисправности рабочего;
• режимы энергосбережения;
• автоматическое переключение сезонных режимов «Зима/Лето»;
• статистика наработки оборудования.

Для реализации локальных алгоритмов управления системой подпитки и контроля параметров применено программируемое реле ПР200. Прибор контролирует сигналы от датчиков и оборудования, а также управляет исполнительными механизмами в соответствии с программой, разработанной в среде Owen Logic.

Для расширения количества дискретных входов и выходов ПР200 оснащён модулем ПРМ-1. Модуль используется для сбора сигналов от оборудования и передачи их в программируемое реле, а также для управления исполнительными механизмами с дискретным управлением.

На базе ПР200 и ПРМ-1 реализованы функции контроля системы подпитки, контроля давления и формирования сигналов о нештатной работе оборудования. Сигналы аварий от котлов и общекотельных систем передаются в систему диспетчеризации.

Для удалённого мониторинга используется облачный сервис OwenCloud, который позволяет:

• контролировать основные параметры работы котельной;
• отслеживать температуры, давление и состояние оборудования;
• получать уведомления о неисправностях и аварийных ситуациях;
• анализировать историю изменения параметров;
• удалённо управлять предусмотренными системой параметрами и режимами со смартфона или компьютера.

Удалённое управление реализовано с учётом алгоритмов и ограничений системы автоматизации. Защитные и аварийные функции котельной не зависят от наличия подключения к облачному сервису.

Результат автоматизации

В результате реализации системы автоматизации котельная получила возможность работать в автоматическом режиме с минимальной необходимостью постоянного присутствия персонала на объекте при сохранении регламентного технического обслуживания.

Каскадное управление обеспечивает эффективное использование трёх котлов в зависимости от текущей нагрузки. Погодозависимое регулирование поддерживает требуемые параметры теплоносителя в системах отопления и ГВС, а автоматическое управление насосами и подпиткой повышает устойчивость работы тепловых контуров.

Диспетчеризация через OwenCloud позволяет эксплуатационной организации своевременно выявлять отклонения, оперативно реагировать на аварийные сигналы и использовать архив параметров для анализа работы оборудования и планирования профилактических мероприятий.

Мнение партнера

Денис Юшков, руководитель направления автоматизации «ПромАвтоматика Юг»