Système d'automatisation des chaudières à vapeur et à eau chaude de la chaufferie de JSC "Roslavl VRZ"


Objectifs et buts

Les systèmes d'automatisation de chaudière modernes sont en mesure de garantir un fonctionnement efficace et sans problème des équipements sans intervention directe de l'opérateur. Les fonctions humaines sont réduites à une surveillance en ligne de la santé et des paramètres de l'ensemble du complexe d'appareils. L'automatisation de la chaufferie résout les tâches suivantes:

  • Démarrage et arrêt automatiques des chaudières.
  • Régulation de la puissance de la chaudière (commande en cascade) selon les réglages primaires spécifiés.
  • Contrôle de la pompe de surpression, contrôle des niveaux de liquide de refroidissement dans les circuits de travail et de consommation.
  • Arrêt d'urgence et activation des dispositifs de signalisation en cas de valeurs de fonctionnement du système en dehors des limites fixées.

    Automatisation de la chaufferie

Objet d'automatisation

L'équipement de chaudière en tant qu'objet de régulation est un système dynamique complexe avec de nombreux paramètres d'entrée et de sortie interconnectés. L'automatisation des chaufferies est compliquée par le fait que les cadences des processus technologiques sont très élevées dans les unités à vapeur. Les principales valeurs réglementées comprennent:

  • débit et pression du caloporteur (eau ou vapeur);
  • décharge dans la chambre de combustion;
  • le niveau dans le réservoir d'alimentation;
  • ces dernières années, des exigences environnementales accrues ont été imposées à la qualité du mélange de carburant préparé et, par conséquent, à la température et à la composition des gaz de combustion.

Régulation automatique des chaudières auxiliaires marines

informations générales

Si les chaudières à tubes de fumée à haute capacité de stockage se prêtent dans une certaine mesure à une commande manuelle, alors dans les chaudières à tubes à eau modernes, qui réagissent à de très faibles écarts de mode, une telle régulation est très difficile et entraîne de grandes pertes de chaleur.
Il est très important pendant le fonctionnement de la chaudière de maintenir les valeurs nominales de paramètres de qualité tels que la pression de vapeur, le niveau d'eau dans la chaudière, la pression et la température du carburant, le taux d'air excédentaire, etc. Un excès d'eau dans la chaudière réduit la production de vapeur, conduit à un débordement d'eau dans la conduite de vapeur, et la perte d'eau conduit à l'épuisement des tuyaux, la rupture des joints, l'apparition de fissures, etc. pour les chaudières auxiliaires, ainsi que les avantages généraux de l'automatisation, élimine les inconvénients énumérés de la commande manuelle ...

Les principaux paramètres suivants de la chaudière sont soumis à régulation: niveau d'eau; la pression de la vapeur; le rapport air-carburant, c'est-à-dire le rapport entre la quantité de carburant brûlé et l'air.

Régulation du niveau d'eau avec régulateur à action directe

Le circuit de commande est illustré à la Fig. 114. La valeur contrôlée est le niveau du liquide dans le réservoir, qui dépend de l'effet perturbateur (l'afflux de liquide dans le réservoir). L'impact est enregistré par un élément de mesure (flotteur) et est transmis par un actionneur (organe) à un organe de régulation (valve). Ce dernier recouvre ou ouvre la ligne de vidange. Un tel système de commande ne nécessite pas de source d'énergie externe pour déplacer le corps de régulation (vanne). Les régulateurs d'un tel système sont appelés régulateurs à action directe ou à action directe.

Les régulateurs à action directe ont une sensibilité réduite. Ils sont utilisés lorsqu'une précision particulière n'est pas requise.Le régulateur doit être situé à proximité de l'objet de régulation. Ils sont principalement utilisés dans le système de chauffage.

Si les efforts de l'élément de mesure (capteur) sont insuffisants, pour amplifier l'impulsion développée par le capteur, un organe ou amplificateur amplificateur spécial est introduit dans le système de contrôle automatique, en utilisant divers types d'énergie auxiliaire. Dans ce cas, le régulateur sera appelé régulateur indirect.

Régulation du niveau d'eau avec un régulateur indirect

Un diagramme schématique du système d'alimentation automatique d'une chaudière avec un régulateur de niveau d'eau thermohydraulique est illustré à la Fig. 115.

Le contrôle de niveau thermohydraulique est effectué par le fonctionnement de l'élément de mesure (soufflet) et de l'élément de régulation (soupape), ainsi que de l'élément de détection thermohydraulique et de l'interrupteur de la pompe de réserve. Un soufflet est un cylindre élastique de forme harmonique avec un fond aveugle. Lors d'un changement de pression dans l'élément sensible thermo-hydraulique, le fond du soufflet, se pliant d'un côté ou de l'autre, à travers le système d'éléments intermédiaires agit sur le corps de régulation. L'élément thermo-hydraulique (capteur) se compose de deux tubes insérés l'un dans l'autre. Les extrémités du tube externe sont reliées hermétiquement au tube interne de sorte qu'un espace annulaire est formé entre elles, qui est rempli d'eau distillée. Le tube interne est connecté à l'espace vapeur et eau de la chaudière, et le tube externe est connecté à la cavité du soufflet. L'axe de l'élément de détection est réglé avec une certaine inclinaison par rapport au niveau d'eau dans la chaudière, par conséquent, avec un léger changement du niveau d'eau dans la chaudière, le niveau dans le tube interne du capteur change de manière significative. Au fur et à mesure que le niveau d'eau baisse, la chambre à air se remplit de vapeur, qui dégage de la chaleur à l'eau distillée dans l'espace annulaire, dans ce dernier l'eau s'évapore, ce qui entraîne une augmentation de la pression et une flexion du fond du soufflet. Au moment où le niveau d'eau dans la chaudière monte, les vapeurs d'eau distillée se condensent, la pression absorbant le soufflet change à nouveau. Pour une meilleure dissipation de la chaleur dans l'environnement, le tube extérieur de l'élément sensible (capteur) est nervuré.

Le principe de fonctionnement de ce système est le suivant. Avec une diminution du niveau d'eau dans la chaudière, la pression sur le soufflet de l'élément de mesure augmente et la vanne de régulation se ferme. L'évacuation de l'eau du système d'alimentation de la chaudière dans la boîte chaude est partiellement ou complètement arrêtée et la quantité d'eau fournie à la chaudière par la pompe d'alimentation électrique augmente. Si le niveau d'eau dans la chaudière baisse malgré le fonctionnement de la pompe d'alimentation électrique, la pompe à vapeur d'appoint est automatiquement activée. Le fonctionnement de la pompe d'alimentation de secours est contrôlé par le régulateur d'activation. Le dispositif du régulateur de commutation est illustré à la Fig. 116. Sous l'action d'une certaine pression sur le soufflet (Fig. 116, a), la vanne 12 s'ouvre et la vapeur de la chaudière pénètre dans le tiroir de la pompe d'alimentation. Pour augmenter la sensibilité du régulateur d'activation de la pompe, à la place du joint de tige, un deuxième soufflet 8 est monté dans son corps. La zone active de ce soufflet et la zone d'écoulement de la vanne 12 sont égales donc importantes aucun effort n'est nécessaire pour déplacer la vanne. Le régulateur est ajusté en modifiant la force du ressort à l'aide d'un écrou. L'air pendant le réglage est évacué par le bouchon. La commande manuelle du régulateur peut être effectuée avec la vis 7 et le levier coudé 5. Pour protéger la vanne de régulation d'un éventuel colmatage, un filtre est inclus dans la conduite. De la condensation s'accumule dans les cylindres à vapeur lorsque la pompe à piston à vapeur est inactive. La pompe est purgée par les robinets 3 et 4 (voir Fig. 115) installés dans les cavités des cylindres à vapeur de la pompe.Au premier moment de fonctionnement du régulateur, la pression de vapeur sur la pompe sera insuffisante pour son fonctionnement, mais la pression dans la cavité du cylindre fournira une levée de soupape 16 (voir Fig.116, b) et le condensat à travers le trou 15 sera retiré du cylindre dans l'atmosphère. Lorsque la pompe de secours fonctionne, la membrane en caoutchouc 13 se pliera sous la pression de l'eau et, agissant sur la soupape à travers la tige 14, arrêtera la purge des cylindres. Le régulateur de niveau d'eau indirect considéré est significativement parfait, offrant une précision de contrôle suffisante. Une plus grande fiabilité de la régulation est assurée par les régulateurs du TsNII im. acad. A. I. Krylova.

Régulateur d'alimentation hydraulique de l'Institut central de recherche du nom de l'académicien Krylov

Schéma de principe du régulateur d'alimentation du TsNII im. acad. Krylov est illustré à la Fig. 117. Le capteur de l'élément de mesure (réservoir de condensation) 1 est relié par des conduites à l'espace eau et vapeur de la chaudière et aux cavités inférieure et supérieure de l'élément de mesure 2. Le fluide de travail utilisé (eau d'alimentation) dans le régulateur est nettoyé par un filtre. Lorsque le régulateur est allumé, une force égale au poids de la colonne liquide, dirigée de bas en haut et équilibrée par les poids 9 et 10 agit sur la membrane.à son tour, grâce à un système de leviers, il commande l'amplificateur et le fonctionnement de la pompe d'alimentation à entraînement électrique, et enclenche également le circuit d'alarme et de protection au moment approprié.

Le corps de renfort du type à jet est relié par le système d'alimentation de la chaudière aux cavités du servomoteur à piston. Pour augmenter la vitesse de l'eau, et, par conséquent, pour augmenter son énergie cinétique, il y a une buse dans le boîtier de l'amplificateur. En cas de rotation du tube oscillant, l'eau s'écoule à travers la buse dans la cavité supérieure ou inférieure du servomoteur, déplaçant le piston. Le piston à travers un système de leviers modifie la taille de la zone d'écoulement de la vanne de commande d'alimentation.

La rétroaction dure rétablit l'équilibre de l'amplificateur, c'est-à-dire qu'elle règle le tube oscillant de l'amplificateur sur la position médiane la plus proche, dans laquelle l'eau de travail est évacuée à travers le trou du boîtier de l'amplificateur dans une boîte chaude. La vanne de commande d'alimentation 5 est maintenue par le servomoteur dans la position où le niveau de fonctionnement dans la chaudière est maintenu.

La soupape de commande peut être ouverte et fermée manuellement avec la poignée 13. En plus des régulateurs hydrauliques indirects de niveau d'eau décrits ci-dessus, les chaudières auxiliaires peuvent être équipées de régulateurs de puissance pneumatiques et électromécaniques. Les régulateurs électromécaniques sont les plus largement utilisés.

Régulateur de puissance électromécanique

Un schéma d'un régulateur de puissance électrique avec un élément de mesure à membrane est illustré à la Fig. 118. En cas de changement du niveau d'eau dans la chaudière, l'élément de détection thermohydraulique exerce une pression d'impulsion différente sur la membrane (non représentée sur la figure). La force du diaphragme transmise par l'aiguille 4 au levier 7, à un niveau d'eau normal, est équilibrée par le ressort de rétroaction 6.

Dans ce cas, la pompe électrique d'alimentation fonctionne normalement. Lorsque le niveau d'eau dans la chaudière diminue, la pression hydrostatique sur la membrane augmente, l'aiguille fait tourner le levier, le contact médian 2 se ferme avec le contact 3 et, grâce au relais électrique correspondant, augmente les performances de l'électropompe.

Lorsque le niveau d'eau monte, le contact médian se ferme avec le contact 1 et le relais électrique réduit les performances de l'électropompe et, si nécessaire, la coupe. La pression du ressort de rétroaction est régulée en tournant le rouleau excentrique 5, qui est relié à un moteur électrique réversible (servomoteur) au moyen d'un réducteur.En fonction du contact de contact 2 se ferme, la rotation du servomoteur fait tourner le galet excentrique 5 de telle sorte que le ressort de rappel faciliterait le retour du contact 2 en position médiane par le levier 7. Les régulateurs de ce type offrent une très grande précision dans la régulation du niveau d'eau dans la chaudière.

Contrôle de la pression de vapeur

Dans les chaudières auxiliaires, la pression de la vapeur est régulée en modifiant la quantité de combustible brûlé et l'alimentation en air, c.-à-d. en régulant le processus de combustion.

De par leur conception, les contrôleurs de processus de combustion sont divisés en mécanique, hydraulique, pneumatique et électrique. Les régulateurs mécaniques ont un grand nombre de transmissions mécaniques, une sensibilité insuffisante et ne sont pas utilisés dans les installations de chaudières de navires. Les régulateurs pneumatiques ont trouvé peu d'utilité en raison de la pénibilité de leur réglage en raison du grand nombre d'organes de régulation. Le principe de maintien d'une pression constante par commande de combustion hydraulique est illustré dans le diagramme de la Fig. 119.

Avec une légère augmentation de la pression de vapeur dans la canalisation d'impulsions, le soufflet de l'élément de mesure se plie, l'aiguille 6 agit sur le levier à deux bras et le tube oscillant de l'amplificateur à jet est déplacé vers l'axe de la buse de réception gauche. Dans la cavité inférieure du servomoteur, la pression augmente, amenant le piston 10 en position haute et, grâce à un système de leviers, ferme la vanne 1.

En même temps, en utilisant le levier 9, l'alimentation en air est réduite par le registre d'air (le registre d'air n'est pas représenté sur la figure 119). Avec une légère diminution de la pression de vapeur dans la chaudière, le processus inverse se produit. En cas de panne du régulateur, la combustion peut être contrôlée manuellement avec le bouton 8. Dans ce cas, le servomoteur et l'amplificateur sont déconnectés. Un tel schéma de régulation du mode de combustion, par rapport à la maintenance conventionnelle, permet d'obtenir des économies de carburant significatives, car la quantité de carburant brûlé est mutuellement cohérente avec la quantité d'air entrant dans le four.

Dispositifs de contrôle utilisés dans les systèmes de contrôle automatique

Les thermomètres à mercure, qui peuvent mesurer des températures de 0 à + 500 ° C, ont une faible résistance mécanique et leurs lectures sont souvent en retard par rapport aux changements de température réels; ils sont rarement utilisés dans les systèmes de contrôle automatique.

Thermomètres à jauge de liquide ou de gaz illustrés à la fig. 120 ne présentent pas ces inconvénients. Le ballon thermique 1 d'un thermomètre à liquide (Fig.120, a) est rempli d'un liquide qui s'évapore facilement (acétone, chlorométhyle ou gaz inerte) et communique avec un manomètre conventionnel 3 à l'aide d'un tube capillaire 2, l'échelle dont est graduée en ° C

Le manomètre est installé sur le panneau de commande et l'ampoule est placée dans un environnement dont la température change. Avec une augmentation de la température du fluide, la pression dans le cylindre augmente et la flèche, tournant d'un certain angle, indique la température réelle.

La température dans le four et les gaz de combustion est généralement mesurée avec un thermomètre thermoélectrique (thermocouple), illustré à la Fig. 120, b.

Un thermocouple se compose de deux fils en matériaux différents, placés dans un boîtier en acier rempli de matériau isolant. Les extrémités des fils sont soudées. Lorsque la température du milieu change dans des fils différents, des microcourants apparaissent, conduisant à un changement de la position de la flèche du galvanomètre 3 reliée aux extrémités libres des fils. L'échelle du galvanomètre est graduée en ° C.

La signalisation et la protection des systèmes de régulation automatique du fonctionnement des chaudières auxiliaires sont effectuées à l'aide du relais appliqué et d'autres dispositifs.

Un relais thermique connecté par des dispositifs électriques avec un corps de régulation et des dispositifs pour les alarmes sonores et lumineuses est illustré à la Fig. 121, a. Le thermostat est un capteur pour la température limite de l'eau ou de la vapeur dans les chaudières. A l'intérieur du tube en laiton 3, deux ressorts plats invar (alliage fer-nickel) 5 ressorts avec contacts 4. sont installés un certain jeu. Le corps du thermostat est vissé dans le raccord installé sur l'objet contrôlé. En raison du fait qu'Invar a un coefficient de dilatation linéaire significativement plus faible, avec une augmentation de la température du milieu, le ressort ne s'étirera pas tant que l'écart entre lui et l'épaulement de l'axe 6 ne sera pas sélectionné. L'impulsion sera transmise au circuit électrique.

Dans les systèmes de contrôle automatique des chaudières, un relais photo est utilisé comme capteur de combustion. Le relais photo est illustré à la Fig. 121, b.

Le principe de fonctionnement du photo relais est de changer la résistance électrique de la photocellule 14 lorsque le degré de son éclairage change. Les verres 16, insérés dans le boîtier du relais depuis le côté de la chambre de combustion, sont un moyen de protéger la photorésistance. Le corps du relais photoélectrique 12 est fixé à l'avant de la chaudière avec un manchon 15. Un câble est connecté à la photorésistance semi-conductrice 14 depuis le réseau électrique à travers un presse-étoupe 17 et un panneau isolant 13.

Le circuit du système d'allumage du carburant est interrompu lorsque le flux lumineux de la flamme de combustion réduit la résistance du semi-conducteur. Lorsque la flamme se brise, la résistance du conducteur augmente brusquement, le circuit de protection est activé (les électrovannes des systèmes de combustible et d'alimentation de la chaudière sont fermées) et le circuit d'alarme est activé.

Dans les systèmes de commande électrique pour chaudières auxiliaires marines, un relais électromagnétique est le plus couramment utilisé.

Le relais électromagnétique est illustré à la fig. 121, v. Dans le cas du passage du courant à travers la bobine 8, le noyau 10 attire l'armature 9 et ferme le contact 11. Dans ce cas, l'objet de commande s'allumera. Lorsque la bobine est désexcitée, le ressort de rétroaction 7 ouvre le contact, c'est-à-dire agit sur l'objet commandé. Un tel relais a des contacts normalement ouverts, c'est-à-dire contacts ouverts en l'absence de courant.

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Niveaux d'automatisation

Le degré d'automatisation est défini lors de la conception d'une chaufferie ou lors de la révision / remplacement de l'équipement. Cela peut aller du contrôle manuel basé sur les lectures d'instrumentation au contrôle entièrement automatique basé sur des algorithmes dépendant de la météo. Le niveau d'automatisation est principalement déterminé par l'objectif, la puissance et les caractéristiques fonctionnelles du fonctionnement de l'équipement.

L'automatisation moderne du fonctionnement de la chaufferie implique une approche intégrée - les sous-systèmes de contrôle et de régulation des processus technologiques individuels sont combinés en un seul réseau avec contrôle de groupe fonctionnel.

Systèmes d'automatisation de chaufferie

4.1. Principes de base de l'automatisation des chaudières

L'exploitation fiable, économique et sûre d'une chaufferie avec un minimum de personnel d'entretien ne peut être effectuée qu'en présence de contrôle thermique, de régulation automatique et de contrôle des processus technologiques, de la signalisation et de la protection des équipements [8].

Les principales décisions concernant l'automatisation des chaufferies sont prises lors du développement de schémas d'automatisation (schémas fonctionnels). Les schémas d'automatisation sont développés suite à la conception des schémas de génie thermique et à la prise de décision sur le choix de l'équipement principal et auxiliaire de la chaufferie, sa mécanisation et ses communications en génie thermique. L'équipement principal comprend une unité de chaudière, des extracteurs de fumée et des ventilateurs, et l'équipement auxiliaire comprend une unité de pompage et de désaération, une usine de traitement chimique des eaux, une unité de chauffage, une station de pompage de condensat, une station de distribution de gaz, un fioul (charbon) entrepôt et un approvisionnement en carburant.

La portée de l'automatisation est prise conformément au SNiP II-35-76 (section 15 - «Automatisation») et aux exigences des fabricants d'équipements thermomécaniques.

Le niveau d'automatisation des chaufferies dépend des principaux facteurs techniques suivants:

- type de chaudière (vapeur, eau chaude, combinée - vapeur et eau);

- la conception de la chaudière et de ses équipements (tambour, flux direct, profilé en fonte sous pression, etc.), le type de tirage, etc. le type de combustible (solide, liquide, gazeux, combiné - gazole, pulvérisé) et le type d'appareil à combustion (TSU);

- la nature des charges thermiques (industrielles, chauffantes, individuelles, etc.);

- le nombre de chaudières dans la chaufferie.

Lors de l'élaboration d'un schéma d'automatisation, les principaux sous-systèmes de contrôle automatique, de protection technologique, de contrôle à distance, de contrôle thermique, de blocage technologique et de signalisation sont fournis.

Structure générale

L'automatisation de la chaufferie est basée sur un schéma de contrôle à deux niveaux. Le niveau inférieur (terrain) comprend des dispositifs d'automatisation locale basés sur des microcontrôleurs programmables qui mettent en œuvre la protection technique et le blocage, l'ajustement et le changement de paramètres, les convertisseurs primaires de grandeurs physiques. Cela comprend également les équipements de conversion, d'encodage et de transmission de données d'information.

Le niveau supérieur peut se présenter sous la forme d'un terminal graphique intégré à l'armoire de commande ou d'un poste de travail automatisé basé sur un ordinateur personnel. Toutes les informations des microcontrôleurs de bas niveau et des capteurs système sont affichées ici, et les commandes opérationnelles, les ajustements et les paramètres sont entrés. En plus de la répartition du processus, les tâches d'optimisation des modes, de diagnostic des conditions techniques, d'analyse des indicateurs économiques, d'archivage et de stockage des données sont résolues. Si nécessaire, les informations sont transférées au système de gestion générale de l'entreprise (MRP / ERP) ou au décompte.

Automatisation de la chaufferie

Caractéristiques distinctives

Protection technologique. Le système d'entrée et de sortie automatiques des protections assure la possibilité de fonctionnement normal des équipements technologiques dans tous les modes de fonctionnement, y compris les modes de démarrage, sans intervention du personnel dans le fonctionnement des protections. La partie interface du sous-système des protections et verrouillages technologiques est réalisée sous une forme pratique pour comprendre l'algorithme et vous permet de comprendre rapidement et efficacement les raisons de l'action de protection ou de blocage.

Les protections technologiques comprennent:

  • activation / désactivation manuelle automatique et autorisée,
  • ajustement autorisé des paramètres de protection
  • contrôle de l'action et enregistrement de la cause première de l'activation
  • formation de protocoles de situations d'urgence, enregistrement des modifications des paramètres analogiques et discrets avant et après l'accident.

Sous-système automatisé pour la commande des brûleurs de chaudière (SAUG). Une caractéristique du sous-système est son intégration profonde avec PTK KRUG-2000... SAUG vous permet de vérifier automatiquement l'étanchéité des raccords à gaz et d'allumer les brûleurs, ainsi que de mettre en œuvre les exigences des documents réglementaires pour le fonctionnement en toute sécurité des équipements à gaz des chaudières. Pour plus de détails sur le sous-système, consultez la page Sous-système de commande d'allumage du brûleur de la chaudière (SAUG).

Régulation automatique. Les contrôleurs automatiques fournissent des solutions système modernes qui garantissent leur fonctionnement stable dans la plage de charges admissibles, telles que:

  • mise en œuvre de circuits de contrôle multi-boucles et de circuits de contrôle avec signaux de correction
  • algorithmes pour passer d'un type de carburant à un autre
  • la possibilité de modifier les paramètres réglables et les actionneurs
  • correction de la référence au régulateur d'air de combustion en fonction de la teneur en oxygène, de la consommation et du type de combustible brûlé
  • circuits de commande logiques et verrouillages technologiques, assurant la sécurité des régulateurs en modes normal et transitoire
  • divers types d'équilibrage
  • signalisation de défaut
  • gestion des paramètres non valides
  • modes de suivi, etc.

Contrôle des mécanismes exécutifs (MI). La commande MI est effectuée en tenant compte des priorités des signaux entrants. Les signaux de protection de processus ont la priorité la plus élevée. Les suivants en priorité sont les commandes de tâches logiques (verrouillages de fonctionnement normal). Ensuite - commandes de contrôle de l'opérateur. Le contrôle à distance du MI est réalisé à partir de trames vidéo sur lesquelles est affiché l'équipement correspondant, à l'aide de panneaux de commande virtuels, d'un manipulateur de type "souris" ou d'un clavier fonctionnel. Les fonctions de contrôle de groupe du GI sont fournies.

Automatisation des équipements de chaudière

Le marché moderne est largement représenté à la fois par des appareils et appareils individuels, et par des ensembles automatiques nationaux et importés pour les chaudières à vapeur et à eau chaude. Les outils d'automatisation comprennent:

  • équipement de commande d'allumage et présence d'une flamme, démarrant et contrôlant le processus de combustion du carburant dans la chambre de combustion de la chaudière;
  • capteurs spécialisés (jauges de tirage, capteurs de température et de pression, analyseurs de gaz, etc.);
  • actionneurs (électrovannes, relais, servocommandes, convertisseurs de fréquence);
  • panneaux de commande pour chaudières et équipement général de chaudière (consoles, schémas synoptiques de capteurs);
  • armoires de commutation, lignes de communication et d'alimentation électrique.

Lors du choix des moyens techniques de contrôle et de surveillance, une attention particulière doit être portée à l'automatisation de la sécurité, qui exclut la survenue de situations anormales et d'urgence.

Automatisation des équipements de chaudière

Le principe de fonctionnement de l'automatisation de la chaudière

Le principe de fonctionnement de l'automatisation de la chaudière à gaz est simple. Il convient de noter que les fabricants étrangers et russes utilisent le même principe de fonctionnement dans leurs produits, bien que les appareils puissent être structurellement différents. L'automatisation de chaudière la plus simple et la plus fiable est considérée comme des vannes à gaz automatiques de fabricants italiens.

Ainsi, le principe de fonctionnement de l'automatisation de la chaudière est le suivant:

  • Tous les éléments structurels sont placés dans un seul boîtier, auquel les gazoducs sont connectés. De plus, un tube capillaire provenant des capteurs de poussée et de température (thermocouples), une ligne d'alimentation en gaz pour l'allumeur et un câble provenant de l'élément piézoélectrique sont connectés au dispositif.
  • À l'intérieur, il y a une électrovanne d'arrêt, dont l'état normal est «fermé», ainsi qu'un régulateur de pression de gaz et une valve à ressort. Toute chaudière à gaz automatique équipée d'une vanne à gaz combinée est mise en marche manuellement.Initialement, le trajet de carburant est fermé par une électrovanne. Tout en maintenant la rondelle, nous appuyons sur le bouton du dispositif piézoélectrique et allumons l'allumeur, qui chauffe l'élément thermosensible pendant 30 secondes. Il génère une tension qui maintient l'électrovanne ouverte, après quoi la rondelle de réglage peut être relâchée.
  • Ensuite, nous tournons la rondelle vers la division requise et ouvrons ainsi l'accès au carburant vers le brûleur, qui est allumé indépendamment de l'allumeur. Étant donné que l'automatisation des chaudières à gaz est conçue pour maintenir la température de consigne du liquide de refroidissement, l'intervention humaine n'est plus nécessaire. Ici, le principe est le suivant: le fluide dans le système capillaire se dilate lorsqu'il est chauffé et agit sur la soupape à ressort, la fermant lorsqu'une température élevée est atteinte.
  • Le brûleur est éteint jusqu'à ce que le thermocouple refroidisse et que l'alimentation en gaz soit rétablie.

Le principe de fonctionnement de l'automatisation de la chaudière à gaz est simple. Il convient de noter que les fabricants étrangers et russes utilisent le même principe de fonctionnement dans leurs produits, bien que les appareils puissent être structurellement différents. L'automatisation de chaudière la plus simple et la plus fiable est considérée comme des vannes à gaz automatiques de fabricants italiens.

Sous-systèmes et fonctions

Tout schéma d'automatisation de chaufferie comprend des sous-systèmes de contrôle, de régulation et de protection. La régulation s'effectue en maintenant le mode de combustion optimal en réglant le vide dans le four, le débit d'air primaire et les paramètres du fluide caloporteur (température, pression, débit). Le sous-système de commande délivre des données réelles sur le fonctionnement de l'équipement à l'interface homme-machine. Les dispositifs de protection garantissent la prévention des situations d'urgence en cas de violation des conditions normales de fonctionnement, la fourniture d'un signal lumineux, sonore ou l'arrêt des chaudières avec fixation de la cause (sur un afficheur graphique, un schéma mnémonique, un tableau) .

Automatisation des chaudières

Protocoles de communication

L'automatisation des chaudières à base de microcontrôleurs minimise l'utilisation de la commutation de relais et des lignes électriques de contrôle dans le circuit fonctionnel. Un réseau industriel avec une interface et un protocole de transfert de données spécifiques est utilisé pour communiquer les niveaux supérieur et inférieur du système de contrôle automatisé, transférer des informations entre les capteurs et les contrôleurs et transmettre des commandes aux dispositifs exécutifs. Les normes les plus utilisées sont Modbus et Profibus. Ils sont compatibles avec la majorité des équipements utilisés pour automatiser les installations de fourniture de chaleur. Ils se distinguent par des indicateurs élevés de fiabilité du transfert d'informations, des principes de fonctionnement simples et compréhensibles.

Automatisation de la chaufferie

3.2.1. Diagrammes thermiques des chaufferies avec chaudières à eau chaude et les bases de leur calcul

Pour réduire la consommation d'eau d'alimentation pendant la purge continue, une évaporation en deux étapes est utilisée.

L'eau de la conduite de retour des réseaux de chaleur est acheminée vers les pompes du réseau.

Pour égaliser le mode de préparation de l'eau chaude, ainsi que pour limiter et égaliser la pression dans les systèmes d'alimentation en eau chaude et froide des chaufferies, il est envisagé d'installer des réservoirs de stockage. L'eau leur est fournie par des pompes d'appoint à partir du réservoir, ce qui compense les pertes dans les réseaux.

Le pare-feu arrière dans la partie supérieure de la boîte à feu est clairsemé et forme le soi-disant pétoncle. Dans ce cas, les valeurs du débit sont liées à 0,5: 0,7: 1: 2. Elles sont utilisées comme vannes d'arrêt pour des diamètres de passage jusqu'à mm.

Au lieu du diaphragme d'étranglement montré dans le diagramme, il est souhaitable de faire la transition de la canalisation vers un diamètre plus petit. Les réseaux de chauffe-eau sont de deux types: fermés et ouverts.

Les diagrammes thermiques peuvent être basiques, détaillés et fonctionnels ou d'installation. Selon le type de caloporteur, les chaufferies sont divisées en chauffage à eau chaude, vapeur et eau à vapeur.Les tuyaux de tamis du four sont situés dans une zone de températures élevées, par conséquent, il est nécessaire d'évacuer de manière intensive la chaleur en utilisant l'eau circulant dans ces tuyaux. La qualité de la préparation de l'eau pour le réapprovisionnement d'un système de chauffage ouvert doit être nettement supérieure à la qualité de l'eau pour le réapprovisionnement d'un système fermé, puisque les mêmes exigences sont imposées à l'approvisionnement en eau chaude et à l'eau potable du robinet. La pompe de circulation du réseau installée sur la conduite de retour assure l'écoulement de l'eau d'alimentation vers la chaudière puis vers le système d'alimentation en chaleur.

Diagrammes de chaudière

Le schéma d'une chaufferie à vapeur se compose de deux circuits: 1 pour la production de vapeur et 2 pour la production d'eau chaude. La construction de chaufferies avec chaudières à vapeur et à eau chaude n'est économiquement réalisable que si la capacité totale de chauffage de la chaufferie est supérieure à 50 MW. La capacité de survie de la chaufferie peut être considérablement augmentée si la commande est divisée. Cependant, une partie des cendres sous forme de laitier liquide et pâteux, ainsi que des particules de combustible non brûlées, les gaz de combustion sont captés et évacués de la chambre de combustion. La quantité d'eau mitigée est régulée par la vanne 5, en fonction de l'ampleur de la charge thermique.

Les schémas thermiques des chaufferies à eau chaude peuvent être divisés selon la technologie en deux types et plusieurs sous-espèces. Un dégazeur est prévu pour la préparation de l'eau d'alimentation de la chaudière et de l'eau d'alimentation du réseau de chauffage. Le vide dans le dégazeur est maintenu en aspirant le mélange air-vapeur de la colonne du dégazeur à l'aide d'un éjecteur à jet d'eau. Le prétraitement de l'eau est appelé traitement de l'eau, et l'eau traitée appropriée pour alimenter les chaudières est appelée eau nutritionnelle. Le régulateur PID maintient une température d'eau constante aux sorties des chauffe-eau à grande vitesse en modifiant en douceur la température de l'eau de chauffage. ✅ Chaufferie dans une maison privée de 180 m². Et un plancher d'eau chaude.

Économie d'énergie et effets sociaux de l'automatisation

L'automatisation des chaufferies élimine complètement la possibilité d'accidents avec la destruction des structures du capital, la mort du personnel de service. ACS est en mesure d'assurer le fonctionnement normal des équipements 24 heures sur 24, afin de minimiser l'influence du facteur humain.

Compte tenu de la croissance continue des prix des ressources en combustible, l'effet d'économie d'énergie de l'automatisation n'est pas sans importance. L'économie de gaz naturel, pouvant atteindre 25% pendant la saison de chauffage, est assurée par:

  • rapport optimal «gaz / air» dans le mélange combustible à tous les modes de fonctionnement de la chaufferie, correction du niveau de teneur en oxygène des produits de combustion;
  • la possibilité de personnaliser non seulement les chaudières, mais aussi les brûleurs à gaz;
  • régulation non seulement par la température et la pression du liquide de refroidissement à l'entrée et à la sortie des chaudières, mais aussi en tenant compte des paramètres environnementaux (technologies dépendantes des conditions météorologiques).

De plus, l'automatisation vous permet de mettre en œuvre un algorithme écoénergétique pour chauffer des locaux non résidentiels ou des bâtiments qui ne sont pas utilisés le week-end et les jours fériés.

Diagrammes de chaudière

Le mélange vapeur-eau évacué de la tête du dégazeur passe à travers un échangeur de chaleur - refroidisseur de vapeur.


Les dégazeurs sous vide sont souvent installés dans des chaufferies équipées de chaudières à eau chaude. Élaborez un schéma d'alimentation en chaleur. Depuis le dégazeur d'eau d'alimentation, la pompe d'alimentation alimente en eau les chaudières à vapeur et l'injecte dans le PRC.

Si du tartre se forme sur les parois internes des tubes muraux, cela rend difficile le transfert de chaleur des produits de combustion incandescents vers l'eau ou la vapeur et peut conduire à une surchauffe du métal et à la rupture des tubes sous l'influence de la pression interne. Étant donné que la consommation d'eau dans un système ouvert est inégale dans le temps, afin d'aligner le programme quotidien des charges sur l'alimentation en eau chaude et de réduire la capacité estimée des chaudières et des équipements de traitement de l'eau, il est nécessaire d'installer des réservoirs de stockage d'eau chaude désaérés.La recirculation est nécessaire pour chauffer l'eau à l'entrée des chaudières en acier à une température supérieure à la température du point de rosée, dont les valeurs dépendent du type de combustible, ainsi que pour maintenir un débit d'eau constant dans les chaudières.


Avec des purges périodiques, l'eau contenant une quantité importante de boues est envoyée vers un barboteur de purge périodique, d'où la vapeur générée est rejetée dans l'atmosphère, et le reste de l'eau contenant des boues est évacué dans l'égout. Lors du calcul du diagramme thermique d'une chaufferie de chauffage à eau, lorsqu'il n'y a pas de transformations de phase du milieu d'eau chauffé et refroidi, l'équation du bilan thermique sous forme générale peut être écrite comme suit: 3. De telles conditions dictent parfois la nécessité d'utiliser augmentation du nombre de pompes dans les circuits thermiques des chaufferies - pompes du réseau hiver et été, pompage, recirculation et appoint également hiver et été.


Les sources renouvelables alternatives telles que le soleil, le vent, l'eau, l'eau de pluie et la biomasse ne représentent qu'une petite part de la consommation totale d'énergie, malgré le fait qu'elle augmente rapidement. Cela minimise la fourrure. Si la pression de l'eau est réduite à 0,03 MPa, l'eau bouillira à cette pression à une température de 68,7 ° C. En eux, la vapeur dégage de la chaleur à l'eau d'alimentation, se condense et le condensat est versé dans le flux général d'eau d'alimentation.

Considérations générales de conception

Circuits de chauffage dans lesquels l'eau circule dans la chaudière change. En outre, l'eau du réseau chauffé s'écoule à travers des canalisations vers le consommateur. En général, une chaudière est une combinaison d'une chaudière, de chaudières et d'équipements, y compris les appareils suivants.

Si la chaufferie vapeur dessert des réseaux d'eau libre, le circuit thermique prévoit l'installation de deux dégazeurs - pour l'eau d'alimentation et l'eau d'appoint. La pompe de circulation du réseau installée sur la conduite de retour assure l'écoulement de l'eau d'alimentation vers la chaudière puis vers le système d'alimentation en chaleur. Date ajoutée:; vues:;. Schéma de principe d'une chaufferie avec chaudières à vapeur fournissant de la vapeur et de l'eau chaude 1 - chaudières; 2 - ROU, 3 - vanne de régulation, 4 - échangeur de chaleur vapeur-eau, 5 - évacuation des condensats, 6 - pompe de réseau, 7 - filtre, 8 - régulateur d'appoint, 9 - dégazeur, 10 - pompe d'alimentation, 11 - produit chimique dispositifs de traitement de l'eau, 12 - pompe d'appoint Les chaudières vapeur-eau, également appelées mixtes, sont équipées des types ci-dessus de chaudières à vapeur et d'eau chaude ou de chaudières combinées vapeur-eau, par exemple, du type KTK et sont conçu pour générer de la vapeur pour les besoins technologiques et de l'eau chaude pour fournir des charges de chauffage, de ventilation et d'air chaud. Schéma étrange de la chaufferie

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