Модернизация системы автоматизации управления уровня воды в барабане котла-утилизатора за печью отжига в СПЦ-1 АО "ОЭМК им. А.А Угарова"

Важнейшая роль принадлежит теплотехническим процессам в производстве и термической обработке проката. Не менее важным этапом в производстве служит отвод горячих паров и газов от печей отжига.

Котёл-утилизатор (КУ) - котёл, использующий (утилизирующий) теплоту отходящих газов различных технологических установок.

Применение котлов утилизаторов существенно повышает эффективность работы оборудования, результатом работы которого являются выхлопные газы или пар. [2]

Целью исследования является анализ автоматической системы регулирования уровня воды в барабане котла-утилизатора за печью отжига в СПЦ-1 АО «ОЭМК им. А.А. Угарова».

Задачи исследования:

- изучить характеристику технологического процесса;

- проанализировать существующий уровень автоматизации;

- выявить недостатки существующей системы управления и определить задачи для модернизации системы управления.

Объектом исследования является котел-утилизатор за печью отжига в СПЦ-1 АО «ОЭМК им. А.А. Угарова».

Предмет исследования автоматизированная система управления уровнем воды в барабане котла утилизатора за печью отжига СПЦ-1 АО «ОЭМК им А.А Угарова»

Для утилизации тепла, охлаждения дымовых газов и выработки насыщенного пара давлением 10 кгс/см² за печами отжига СПЦ-1 установлены три котла-утилизатора типа Г-1030Б.

Котёл-утилизатор типа Г-1030Б горизонтальный, газотрубного типа, двух барабанный, с естественной циркуляцией, установлен на обводной линии основного дымопровода “печь-дымосос-дымовая труба” на бетонном фундаменте отметка - 5.200 м, на двух подвижных и одной неподвижной опорах. Он состоит из блока котла, входной газовой камеры и выходной газовой камеры.  Для ведения и регулирования процессов эксплуатации котёл-утилизатор оборудован: отсекающими шиберами по дымовому тракту, трубопроводами и запорной арматурой, системой автоматического контроля и регулирования, вспомогательным оборудованием. [1]

Для осуществления регулирования режима работы котла-утилизатора и контроля за параметрами его работы, на групповом щите контроля КИПиА и на щите контроля КИПиА котла установлены следующие приборы автоматического контроля, которые определяют следующие параметры:

- температура питательной воды перед котлом-утилизатором;

- давление питательной воды к котлу-утилизатору;

- температура дымовых газов перед котлом-утилизатором;

- температура дымовых газов после котла-утилизатора;

- давление пара в паропроводе;

- давление пара в барабане-паросборнике;

- расход пара от котла-утилизатора;

- уровень воды в барабане-паросборнике;

- температура пара от котла-утилизатора.

На котле-утилизаторе имеются системы автоматического регулирования уровня воды в барабане-паросборнике, а также температуры и уровня воды в колодце-охладителе. Автоматическое регулирование уровня воды в барабане-паросборнике осуществляется трёхимпульсным регулятором, который воздействует на регулирующий клапан на узле питания котла-утилизатора. Импульсами для регулирования служат: уровень воды в барабане-паросборнике, расход питательной воды на котел-утилизатор и расход пара от котла-утилизатора.

Особенности технологического процесса, в котором участвуют котлы утилизаторы, накладывают определённые требования на задачу управления ими. Главной из особенностей, отличающих КУ от обычных промышленных котлов является то, что ведущим регулирующим параметром является не выработка пара, которая определяет расход необходимой энергии топлива, а количество энергии, вносимой потоком отходящих технологических газов и определяющей выработку пара, как реакцию КУ на режим тепловой работы, задаваемый технологическим агрегатом. [4]

В обычных топочных котлах управляя расходом топлива и воздуха добиваются получения таких объёмов и температур газов в конце топки, которые позволяют образовать пар необходимого качества и в необходимом количестве. В КУ наоборот расход и температура газа заданы.

Количество же пара соответствует энергии, отданной рабочему теплу (воде) отходящими от теплотехнических агрегатов газами. Таким образом, управление КУ состоит в том, чтобы обеспечить надёжную утилизацию теплоты отходящих газов технологической установки путём образования соответствующего количества пара заданных параметров (давления и температуры пара). [3]

К недостаткам систем автоматизации относится:

- отсутствие автоматического регулирования разряжения внутри котла утилизатора,

что приводит к нестабильной работе, частым остановкам и запускам котла;

- система предусматривает только световую и звуковую аварийную сигнализацию и не имеет автоматической аварийной защиты;

- морально и физически устаревшие средства автоматизации.

Для модернизации АСУ предлагается:

1.Разработать современную и надежную систему автоматического регулирования уровня воды в барабане котла-утилизатора с учетом действующих возмущений, которая позволит вырабатывать необходимое количество пара.

2. Так как производить управление режимами работы дымососа в конце

общего дымохода мы не имеем возможности, является целесообразным произвести автоматизацию шиберов на входе и выходе КУ, что позволит создавать необходимое разряжение, а также снизить количество остановок и пусков КУ, как следствие увеличится количество производимого пара.

3. Произвести замену физически и морально устаревших датчиков, а так же произвести выбор современного программно-логического контроллера.
4. Разработать систему визуализации технологического процесса.

В процессе исследования была разработана математическая модель контур регулирования уровня воды в барабане котла, рисунок 1. Математическая модель является методом научного исследования, который основан на познании изучаемых процессов с помощью математической модели. От регулятора идёт управляющее воздействие на исполнительный механизм через преобразователь представляющий собой трёхпозиционный релейный элемент. Исполнительным механизмом является задвижка с электроприводом, моделью которого является идеальное интегрирующее звено с коэффициентом К₁. Объект управления – барабан КУ.

Оригинал публикации (Читать работу полностью): Модернизация системы автоматизации управления уровня воды в барабане котла-утилизатора за печью отжига в СПЦ-1 АО "ОЭМК им. А.А Угарова"