Котел как объект автоматизации
Для того чтобы обеспечить создание автоматизированной системы управления процессами выработки пара и горячей воды в котлах, в качестве первого шага необходимо определить цель создания такой системы и ее назначение. На этом же этапе рекомендуется провести обследование котла и его технологического оборудования как объекта предстоящей автоматизации.
В процессе исследования следует сделать следующее: составить список технологического оборудования, в котором будет, указано, исправно оно или нет, определить режимы работы и эксплуатационные характеристики, а также контролируемые и управляемые параметры, зафиксировать, какие показатели технического процесса являются критическими и опасными. Рассмотрим вышесказанное на примере парового котла как наиболее сложного объекта автоматизации. Разделить котел функционально можно на несколько частей. В них входят: системы подачи топлива, воды или воздуха, горелочное устройство, топка, барабан котла. К режимам функционирования котла относятся розжиг, основной режим и останов. Анализ последних показал, что наиболее проблематичный в процессе работы оборудования является основной режим с динамически изменяющимися нагрузками.
Исправность котла в данной ситуации во многом зависит от уровня давления пара и количества воды в барабане котла. Давайте познакомимся с механизмом ситуации, где превышение этими параметрами предельных значений приводит к поломке котла, появлению в нем неисправностей.
При нормальном течении процесса уровень воды в барабане котла уравновешен и находится выше среза экранных труб, стенки которых охлаждаются водой, циркулирующей в них. При чрезмерном повышении давления в барабане котла уровень воды может ниже допустимого предела, циркуляция воды при этом обеспечиваться уже не будет. Нет циркуляции – нет охлаждения экранных трубок. Результат – их стены пережигаются.
Снижение давления пара тоже является проблемой, способной привести к выходу оборудования из строя. Обусловлено это тем, что в результате резкого снижения давления возможен заброс воды в пароперегреватель. В связи со всем этим к точности уровня воды и давления пара в барабане котла предъявляются высокие требования. Регулирование давления и питания оборудования главным образом сводятся к созданию и поддержанию необходимого баланса между отводом пара и подачей воды.
Исправность и работоспособность котла во многом определяется качеством регулирования уровня воды. Баланс в этом случае характеризует такой параметр как уровень воды в барабане. Барабаны котла, имеющие естественную циркуляцию, обладают значительной аккумулирующей способностью, проявляющейся в переходных режимах. В динамике, в отличие от статического положения, на положение уровня воды влияет большое количество возмущений. Основными из них являются такие изменения, как: подача воды в котел и ее температура, паросъем кола при изменении нагрузки потребителя, паропроизводительность при изменении нагрузки топки. Кроме того, поддержание уровня определяется и равномерностью подачи воды.
Этим же целям служит и обеспечение созданием соответствующих температурных режимов, достигающихся сжиганием некоторого количества топлива. Если же воздух в камеру топки подается в избыточном количестве, то происходит полное сгорание топлива. Но, несмотря на это, в то же время идет охлаждение топки. Нужно ли говорить, что это снижает эффективность оборудования? Помимо этого, в камере возможно образование двуокиси азота из оставшегося в ней кислорода и азота, а это, естественно, тоже недопустимо, так как несет опасность здоровью человека. Поэтому можно говорить как о физической, так и об экономической необходимости регулирования подачи воздуха для сжигания топлива.
Вместе с тем не следует забывать и о таком существенном моменте, как отсутствие разряжения в топке, который может привести к обгоранию ее нижней части и горелок. В ходе этого дымовые газы пойдут в помещение цеха, и работа персонала станет невозможной. Получается что создание и поддержание разряжения в топке еще одно из необходимых условия успешной и безопасной работы котельного оборудования.
Но и это еще не все. Подготовка котла к розжигу – процесс достаточно трудоемкий, длительный и кропотливый. Возможность запуска котла определяется именно результатами его предварительной подготовки. Объяснение этому достаточно просто: исправность котла и его безопасность обусловливаются обеспечением поддержания на заданном уровне необходимых параметров процесса.
Исходя из всего вышесказанного, можно сделать следующий вывод: нормальное протекание процесса, реализуемого паровым котлом, требует полнейшего соблюдения целого ряда условий. Важным замечанием будет то, что несоблюдение хотя бы одного из требований может вызвать аварийную ситуацию и выход из строя оборудования, имеющего отнюдь не малую стоимость. Именно поэтому так важен постоянный контроль и корректировка показателей параметров системы.
