Размещено на http://www.allbest.ru/

Управление отдельными технологическими процессами в теплоэнергетике

Эффективность работы насосного агрегата в рабочем диапазоне определяется способом регулирования и характеристиками системы. Наибольшее распространение получил способ регулирования давления и расхода воды с помощью дроссельной задвижки, устанавливаемой в напорном трубопроводе. При дросселировании скорость вращения рабочего колеса насоса остается практически неизменной, гидравлическое сопротивление трубопровода возрастает, а развиваемый насосом напор увеличивается, при этом на превышение напора нерационально расходуется дополнительная мощность. Этот способ регулирования считается малоэкономичным, т.к. на преодоление дополнительного сопротивления требуются дополнительные затраты энергии.

Наиболее эффективный способ регулирования предусматривает использование в составе электропривода электронных преобразователей частоты. С помощью преобразователя частоты по сигналу от датчика давления, установленного в напорном трубопроводе, можно автоматически изменять частоту вращения рабочего колеса насоса, оперативно реагируя на изменение расхода жидкости и обеспечивая поддержание заданного давления с высокой точностью. Потребление электроэнергии при таком способе регулирования пропорционально кубу производительности насоса.

Гистограмма потребления электроэнергии насосными агрегатами.

насосный давление дроссельный трубопровод

Применение ПЧ в приводах насосов доказало свою эффективность и является на сегодняшний день классикой. Для регулирования работы насосов ЗАО ЭЛЕКТРОТЕКС разработан надежный энергосберегающий комплекс АСУР, который устанавливается в системах холодного и горячего водооборота котельной или ТЭЦ и конструктивно выполнен в виде моноблока с несколькими ПЧ, УПП, системой сбора ,обмена и передачи информации. Он предназначен для автоматического поддержания давления воды в подающем трубопроводе при изменении расхода и входного давления. Для выполнения этой функции применяется замкнутая система регулирования на основе частотного преобразователя и датчика давления.

Управление работой тягодутьевых механизмов

Из всех механизмов котельной, приводимых в движение асинхронными двигателями, определяющее значение с точки зрения энергетической эффективности имеют тягодутьевые механизмы. Они потребляют почти 60% электроэнергии от собственных нужд котельной.

Компания "Электротекс" широко и успешно внедряет системы автоматического управления тягодутьевыми механизмами на основе частотных преобразователей. Система ТДМ обычно включает в себя несколько частотных преобразователей (управление приводами дымососов и вентиляторов), датчики разрежения и датчики давления, пульт управления оператора.

Дымососы используются для удаления продуктов горения или вредных воздушных примесей. Дымосос состоит из вентилятора, обеспечивающего разность давлений и устройства регулирования потока воздуха. При отсутствии преобразователя, вентилятор работает на полную мощность, а поток откачиваемого воздуха регулируется задвижкой (шибером), расположенным в трубопроводе. Для управления задвижкой используются сигналы - «закрыть задвижку» и «открыть задвижку». Сигнал выдается после анализа отклонения текущего давления в трубопроводе от заданного. Сигналы управления подаются на двигатель, который управляет шибером. Длительность подачи сигналов определяет площадь поперечного сечения трубопровода и объем перекачиваемого воздуха.

При использовании преобразователя, сигналы управления подаются на входы «сухих контактов» преобразователя. В соответствии с ними преобразователь изменяет скорость вращения вентилятора и поток откачиваемого воздуха. Сигналы управления снимаются с датчика разряжения или с датчика кислородомера.

Установка преобразователя частоты для управления скоростью вентилятора не исключает регулирования потока воздуха шибером. Эта система регулирования может использоваться как резервная.

Работа преобразователя при управлении электродвигателем дымососа

Применительно к дымососам и вентиляторам возможны следующие варианты управления:

· полностью ручной режим, когда оператор согласно визуальным показаниям прибора разрежения или избыточного давления выставляет необходимую частоту;

· подключение преобразователя частоты непосредственно к системе котельной автоматики (регулятора Р25).

· регулирование преобразователем с помощью ПИД-регулятора, при этом используется датчик давления или разрежения с токовым или потенциометрическим выходом.

Последний вариант обычно интегрируется в систему управления котлом.

Поскольку график нагрузки отопительной котельной достаточно неравномерный, уменьшение производительности, как вентилятора, так и дымососа позволяет сэкономить до 60% электроэнергии, идущей на приведение в действие этих механизмов.

Оптимизация процессов горения

В данной главе более подробно описывается виды регулирования соотношения «топливо-воздух» и их техническая реализация в системе оптимизации процессов горения.

Для эффективного и качественного сжигания топлива в котельных агрегатах должно быть точно сбалансировано соотношение "топливо - воздух". Недостаток воздуха при горении вызывает неполное сгорание и, как следствие, перерасход топлива. Избыток воздуха также приводит к перерасходу топлива на нагрев лишнего воздуха в составе отходящих газов. В обеих случаях сжигание топлива сопровождается повышенным выбросом в атмосферу высокотоксичных газов.

На данной диаграмме приведена зависимость содержания основных компонентов продуктов сгорания (О2, СО2, СО, NOx) и КПД (h).котлоагрегата от коэффициента избытка воздуха (a).

Уменьшение коэффициента избытка воздуха, помимо снижения потерь теплоты с уходящими газами, является эффективным методом подавления образования оксидов азота. Это достигается только регулированием без удорожания технологического оборудования и усложнения конструкции горелочных устройств. Появление химнедожога определяет границу допустимого воздействия на уменьшение воздуха. Эта граница является гибкой и зависит, помимо характеристик горелочных устройств, от нагрузки котла, состава топлива (теплоты его сгорания, климатических условий, температуры топлива и воздуха, технического состояния оборудования и др. Область экономически выгодного режима сжигания топлива, обеспечиваемого автоматическим регулированием, выделена штриховкой.

Для реализации этих принципов на существующих и вновь проектируемых котлоагрегатах необходимы надежные быстродействующие анализаторы дымовых газов и модуль управления (дутьевым вентилятором). Т.е. необходимы надежные (оптимальные по соотношению цена/качество) устройства оптимизации горения, включающие анализаторы дымовых газов(O2, СO), модули управления процессом. Причем устройства оптимизации горения должен органично вписываться в автоматизированные системы управления котлоагрегатами(открытые протоколы, наличие OPC-сервера и пр.).

Контроль качества горения обеспечивается по давлению газа и воздуха, подаваемых на сгорание согласно режимной карты котла. Более точное регулирование соотношения «газ-воздух» осуществляется по специальным алгоритмам в соответствии с показаниями датчика кислорода (или датчика СО) в отходящих газах.Для обеспечения надежности Причем,разработанная специалистами ЗАО ЭЛЕКТРОТЕКС платформа позволяет работать ,как с отечественными производителями газоанализаторов ,такими как «ОПТИМА», «БОНЭР» ,так и импортными «Enotec» , «ДМС» и другими. Система управления позволяет поддерживать коэффициент избытка воздуха в отходящих газах на уровне 1,07-1,2 (или даже ниже) в зависимости от степени совершенства горелок и состояния котла.

Оптимизация процесса сжигания обычно реализована управлением направляющими аппаратами (задвижками). Но более точным и эффективным является применение преобразователей частоты для плавного управления приводными электродвигателями вентилятора и дымососа. Это позволяет увеличить эффект экономии топлива и получить экономию электроэнергии до 40-70%.

Применение преобразователей частоты позволяет получить комплексное решение по автоматизации и оптимизации процесса горения на любых установках (котлы, печи), где имеет место сжигание топлива (газа, мазута, угля) и существуют тягодутьевые устройства на базе электродвигателей переменного тока для управления производительностью.

При установке преобразователей частоты устройства, регулирующие подачу воздуха (направляющие аппараты, задвижки), полностью открываются. При этом управление производительностью тягодутьевых устройств осуществляется с помощью преобразователей путем изменения частоты вращения ротора приводных электродвигателей от нуля до номинальной (и выше).

Рис. 2 - Схема оптимизации процесса сжигания с применением преобразователей частоты

При работе котла с природным, доменным или коксовым газом блок системы, управляющий вентилятором, непрерывно отслеживает два сигнала от установленных датчиков давления газа и газоанализатора. Контроллер системы по заданному алгоритму в каждый момент времени вычисляет точное количество воздуха, необходимое для полного сжигания подаваемого топлива.

Система управления оптимизацией работы котла с применением ПЧ позволяет оптимизировать режимную карту (т.к. обычно она строится с большим запасом избытка воздуха), а также автоматически учесть такие факторы, влияющие на процесс сжигания топлива, как калорийность газа, различная теплотворная способность топлива (газа), нежелательные подсосы воздуха, изменение давления окружающего воздуха, его температуры и влажности в течение суток и при смене сезонов года, при этом коэффициент избытка воздуха a = 1,07...1,2 во всех режимах работы котельной установки (кроме переходных).

Для автоматического режима работы модуль оптимизации настраивается с помощью изменения параметров (уставок) со встроенного пульта управления или АРМа оператора - коэффициент избытка воздуха a , кривая соотношения "газ-воздух" - производится предприятием-изготовителем во время наладки оборудования на объекте с возможностью вмешательства персонала в процессе эксплуатации.

Система в автоматическом режиме поддерживает заданное значение разрежения в топке (2...5 мм. рт. ст.) путем управления производительностью дымососа от датчика разрежения, устанавливаемого в топке котла.

Система обеспечивает:

· быструю реакцию на изменение внешних факторов и энергетических показателей котла (реакция на изменение давления < 1 сек, на изменение состава отходящих газов < 10 сек);

· возможность работы на малых давлениях топлива (газа) на входе без остановки или отключения автоматики, с обеспечением полной функциональности котла;

· возможность автоподхвата частоты вращающихся тягодутьевых механизмов без аварийного выключения котельной установки при кратковременных исчезновениях и провалах напряжения питающей сети;

· защиту от недопустимо малых и недопустимо больших значений коэффициента избытка воздуха вследствие неисправностей в системе управления;

· круглосуточную автодиагностику состояния системы оптимизации с энергонезависимым запоминанием причин неисправностей и выдачей команд в основной модуль при выходе ее из строя.

Общие технические характеристики при оптимизации.

Точность поддержания заданных параметров:

· давления воздуха - 1 мм. вод. ст.;

· разрежения в топке - 1 мм. вод. ст.;

· давления воды - 0,1 атм.;

· газоанализатора - О2 - 0,1%.

Реакция на изменение:

· давления (газа, воды и проч.) - менее 1 сек.;

· состава отходящих газов - менее 10 сек.

Коэффициент увеличения мощности котла (печи) - до 1,5 номинала. Увеличение к.п.д. котла - на 2...5%.

Размещено на Allbest.ru