Интегрированная автоматизированная система управления котельной

Назначение

Интегрированная автоматизированная система управления (ИАСУ) котельной предназначена для эффективного и надежного управления теплоснабжением систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Объекты управления

Индивидуальные (автономные), пиковые котельные, котельные промышленных предприятий, местные, квартальные и районные тепловые станции, оснащенные одногорелочными и многогорелочными паровыми и водогрейными котлами различной тепловой мощности, функционирующие на газообразном или жидком (мазут, солярка) топливе.

Цели и задачи

  • Обеспечение надежной и эффективной работы технологического оборудования котельной и процесса теплоснабжения в целом за счет применения прогрессивных технических решений с использованием современного технологического оборудования и микропроцессорной техники, введения новых функций, в том числе математической обработки и накопления технологической информации
  • Обеспечение персонала достаточной, достоверной и своевременной технологической информацией для ведения оперативного контроля и управления технологическим процессом
  • Обеспечение персонала ретроспективной технологической информацией для возможности анализа, оптимизации и планирования работ по эксплуатации оборудования котельной и его ремонтов
  • Снижение производственных издержек теплоснабжения за счет:
    • снижения количества аварийных ситуаций, затрат на ремонт и продолжительности вынужденных простоев технологического оборудования котельной вследствие автоматической диагностики всех элементов ИАСУ, устранения «человеческого фактора» при управлении технологическим процессом, своевременного обнаружения, локализации и устранения возможных аварийных ситуаций
    • снижения затрат на сервисное обслуживание системы в целом вследствие унификации решения, использования однотипных высоконадежных аппаратных и программных средств.


Основные функции

  • Измерение основных технологических параметров котельной в объеме требований СНиП II-35 (температура, давление, расход, уровень и т.д.)
  • Регистрация и визуализация состояния (положения) исполнительных механизмов и дискретных датчиков котельной
  • Формирование световой и звуковой сигнализации оперативному персоналу о возникновении нарушений контролируемыми параметрами заданных значений и при обнаружении неисправностей оборудования
  • Дистанционное ручное и автоматическое управление:
    • пуском и остановом котлоагрегатов (подготовка котла к пуску, проверка герметичности газового оборудования, вентиляция топки, розжиг и вывод горелок на номинальную мощность, прогрев котла и т.д.)
    • газовоздушным трактом, приточно-вытяжной вентиляцией
    • системой химводоподготовки, деаэрационно-питательной и редукционно-охладительной установкой
    • сетевыми, циркуляционными, подпиточными, дренажными насосами (пуск и останов, автоматический ввод резерва, групповое управление, динамическое назначение насосов в группе, переключение насосов в зависимости от количества отработанных часов, работа насосов по расписанию и т.д.)
  • Автоматическое поддержание (регулирование) заданных значений технологических параметров котельной в соответствии с требованиями СНиП II-35: тепловой нагрузки котла, соотношения топливо/воздух, разрежения в топке, давления в общем газопроводе котельной, температуры, давления и расхода теплоносителя в тепловой сети котельной и т.д.
  • Противоаварийные защиты и блокировки технологического оборудования от недопустимых изменений технологических параметров в соответствии с требованиями СНиП II-35 с целью защиты персонала, предотвращения повреждения технологического оборудования и локализации последствий аварий
  • Коммерческий/технический учет отпускаемой тепловой энергии и теплоносителя, потребляемого топлива (газа/мазута/солярки), хим-реагентов, электрической энергии, тепловой энергии и теплоносителя на собственные нужды
  • Расчет технико-экономических показателей – удельных расходов топлива на выработку тепловой энергии и др.
  • Сбор, архивирование и документирование технологических данных и событий системы, отображение информации о параметрах и состоянии технологического оборудования и процессов на экране панели оператора и (или) АРМ оператора котельной
  • Передача информации о текущем состоянии оборудования, о параметрах и состоянии технологического процесса в районный и (или) центральный диспетчерский пункт, прием дистанционных команд управления, настроек и уставок технологического процесса из районного и (или) центрального диспетчерского пункта (при работе АСУ ТП в составе АСДУ тепловых сетей).

Архитектура

Нижний уровень - исполнительные механизмы, дискретные датчики, контрольно-измерительные преобразователи, располагаемые на технологических участках котельной.

Средний уровень - микропроцессорные контроллеры, выполненные по схеме 100% «горячего» резервирования процессорной части, модулей ввода/вывода сигналов с устройств нижнего уровня, сетевого оборудования.
При этом могут использоваться два основных решения сбора сигналов с устройств нижнего уровня – централизованное и распределенное размещение модулей ввода/вывода. В первом случае предполагается размещение модулей ввода/вывода контроллера непосредственно рядом с процессорной частью контроллера (в одном или нескольких шкафных конструктивах), что характерно для территориально небольших котельных с малым числом измеряемых параметров.
Во втором случае модули ввода/вывода располагают рядом с объектами контроля и управления и размещают в конструктивах по территориальному или функциональному признаку. Распределенный вариант, как правило, характерен для крупных котельных с большим числом измеряемых и контролируемых параметров распределенного технологического оборудования.

В обоих случаях контроллер обеспечивает:

  • аналого-цифровое преобразование сигналов с аналоговых и дискретных датчиков в цифровой код, заданную алгоритмическую обработку информации с датчиков нижнего уровня системы
  • формирование выходных управляющих сигналов на исполнительные механизмы по задаваемым технологическим программам или по командам оперативно–диспетчерского персонала с вышестоящего уровня системы
  • прием/передачу данных на вышестоящий уровень системы – на местный пульт управления (щит управления), на АРМ операторной насосной станции.

 

Верхний уровень - автоматизированное рабочее место (АРМ) оперативно-диспетчерского персонала, обеспечивающего:

  • сбор, заданную обработку и долговременное хранение информации, получаемой с контроллера среднего уровня системы, документирование и визуализацию оперативных и архивных данных
  • ручной ввод настроечных параметров системы (технологических уставок, настроек регуляторов, шкалы датчиков и т.п.), формирование команд управления исполнительными механизмами, выполнение технологических программ в контроллере
  • информационный обмен с центральным (районным) диспетчерским пунктом управления по проводным или беспроводным каналам связи (при интеграции АСУ ТП с АСДУ тепловых сетей).

Отличительные особенности

  • Гибкая модульная структура ИАСУ обеспечивает возможность поэтапного наращивания объема аппаратных и программных средств, что позволяет масштабировать систему в соответствии с текущими потребностями  производства
  • Унификация решения позволяет осуществлять тиражирование и адаптацию ИАСУ или отдельных ее частей (подсистем) на аналогичных объектах
  • Решение «три в одном» (комплексный учет всех видов энергоресурсов, мониторинг и управление технологическим оборудованием и процессами котельной) – реализация всех информационно-управляющих задач автоматизации котельной единым программно-техническим комплексом на базе однотипных применяемых аппаратных и программных средств
  • Использование открытых технологий позволяет интегрировать ИАСУ в состав полномасштабной автоматизированной системы диспетчерского управления городского теплоснабжения.

Результаты

  • Экономия топлива, сокращение вредных выбросов в атмосферу за счет оптимизации управления процессом горения топлива (оптимизация соотношения топливо-воздух) с корректировкой по содержанию СО в дымовых газах
  • Экономия электроэнергии за счет регулирования частоты вращения двигателей насосов, вентиляторов дымососов  (при использовании частотно-регулируемых приводов)
  • Экономия теплоресурсов за счет оптимизации процесса теплоснабжения, в том числе за счет ведения коррекции отпускаемой тепловой энергии по температуре наружного воздуха
  • Снижение производственных издержек выработки тепловой энергии вследствие:
    • снижения количества аварийных ситуаций, снижения затрат на ремонт технологического оборудования, снижения продолжительности вынужденных простоев инженерных систем за счет устранения «человеческого фактора» при управлении технологическим оборудованием, за счет автоматической диагностики всех элементов системы, своевременного обнаружения, локализации и устранения возможных аварийных ситуаций
    • снижения затрат на сервисное обслуживание системы в целом вследствие унификации решения, использования однотипных аппаратных и программных средств
  • Обеспечение персонала достаточной, достоверной и своевременной технологической информацией для ведения оперативного контроля и управления процессом теплоснабжения, обеспечение ретроспективной технологической информацией для анализа, оптимизации и планирования работ по эксплуатации оборудования котельной и его ремонтов.