Вступ

Опис важливості котелень на промислових підприємствах

Промислові підприємства постійно шукають способи оптимізації виробничих процесів, енергозбереження та економії енергоресурсів. Промислові котельні є одним із критичних елементів енергетичної інфраструктури більшості підприємств, від яких залежить безперебійність технологічних процесів та комфортні умови роботи працівників. Вони генерують теплову енергію для забезпечення технологічних потреб, а також для функціонування систем опалення та вентиляції виробничих приміщень [1].

Чому автоматизація котельні стала трендом у сучасній індустрії?

У зв’язку зі зростаючими вимогами до енергоефективності та екологічної безпеки, автоматизація котелень стає невід’ємною частиною модернізації індустріальних систем. Адже від енергоефективності котельні значною мірою залежить вартість теплової енергії, а отже, і певною мірою – вартість продукції, що виробляється [2]. Крім того, автоматизація котелень дозволяє зменшити негативний вплив на довкілля та підвищити безпеку на підприємстві. Також автоматизація котельної установки дозволяє оптимізувати процес спалювання палива та передбачити і запобігти можливим аварійним ситуаціям [3]. А встановлення системи дистанційного контролю та моніторингу дозволяє відслідковувати зміни усіх важливих параметрів у реальному часі віддалено.

Функції системи автоматики твердопаливної котельні

Технології автоматизації котелень

Автоматична та безперебійна робота котельні забезпечується завдяки сумісній роботі контрольно-вимірювальних приладів та регулятора, які в свою чергу відслідковують та підтримують необхідні параметри шляхом впливу на регулюючі органи [4]. Система автоматики твердопаливної котельні виконує наступні функції:

• Запуск котлів в автоматичному режимі;
• Автоматичне підтримання заданої температури теплоносія, шляхом безперервного керування процесом горіння;
• Автоматичне регулювання витрати дуттьового повітря та витрати теплоносія;
• Автоматичне транспортування палива до топкової камери;
• Зупинка процесу горіння та сигналізація у разі виходу за межі робочого діапазону контрольних параметрів;
• Автоматичне перемикання джерела електроживлення на резервне у випадку припинення електропостачання з мережі;
• Автоматичне підживлення системи теплоносієм;
• Збір даних та віддалений моніторинг за параметрами теплоносія, якістю горіння та наповненістю паливного бункера.

Для здійснення описаних функцій система автоматизації котельні відслідковує і контролює наступні параметри: 

• Температура теплоносія в подавальному та зворотному трубопроводах;
• Тиск теплоносія в подавальному та зворотному трубопроводах;
• Витрата теплоносія;
• Теплова потужність;
• Витрата дуттьового повітря;
• Температура та склад продуктів згоряння;
• ККД котельної установки.

Для підтримання параметрів теплоносія в заданому діапазоні контролер промислової котельні безперервно аналізує контрольні параметри та керує роботою дуттьових вентиляторів, циркуляційних насосів та системою подачі палива. Якщо контролер виявляє, що температура теплоносія нижче заданої – він збільшує частоту обертів вентилятора та інтенсифікує процес горіння. Щойно задана величина досягається контролер зменшує оберти дуттьового вентилятора та переводить його у режим підтримки горіння.

Основні переваги автоматизації котелень

Підвищення енергоефективності

Однією з головних задач системи автоматизації котельні є підтримання високої якості та безпеки процесу спалювання. І цього неможливо досягти без постійного контролю співвідношення кількості дуттьового повітря і палива в топковій камері. А тому система автоматичної подачі твердого палива є обов’язковою для оптимізації процесу горіння в твердопаливному котлі.

Принципова схема роботи автоматизованого твердопаливного котла [5]

Від якості процесу спалювання безпосередньо залежить енергоефективність котла, а отже і витрата палива. Зменшення витрати палива в свою чергу дозволяє знизити вартість теплової енергії, що відпускається, та зменшити обсяги викидів шкідливих речовин. Особливо вагомим цей ефект буде для котелень великих промислових підприємств, технологічні процеси яких потребують великої кількості теплової енергії. Але і для невеликих підприємств користь від автоматизації котельні буде суттєвою.

Зниження експлуатаційних витрат

Автоматизовані системи контролю знижують витрати на експлуатацію та технічне обслуговування котелень. Завдяки безперервному моніторингу за важливими параметри, можна передбачити погіршення технічного стану обладнання та вчасно виконати ремонт або заміну, уникаючи при цьому непередбачуваної аварійної ситуації [6]. Крім того, належна автоматизація котельні дозволяє зменшити необхідну кількість персоналу для обслуговування котельні.

Безпека та контроль

Безпека – один із найважливіших аспектів функціонування усіх котелень, а особливо котелень промислових підприємств. І належна автоматизація сприяє підвищенню рівня безпеки. Система автоматизації дозволяє оперативно реагувати на будь-які зміни у контрольних параметрах, сигналізуючи про можливі аварійні ситуації. Одним із критично важливих факторів безпечної роботи будь-якої котельні є безперебійне і надійне електропостачання. Особливо це стосується твердопаливних котелень, адже при раптовому припиненні електропостачання циркуляційного насоса припиниться і циркуляція теплоносія через котел, але паливо що знаходиться в топковій камері продовжить горіти. При такому розвитку подій температура і тиск теплоносія можуть вийти за межі безпечних значень і спричинити аварійну ситуацію. Для того, щоб уникнути такої ситуації встановлюють резервне джерело електропостачання та контролер, який здійснює автоматичне перемикання джерела електроживлення обладнання з мережі на резервне.

Дистанційний контроль та моніторинг

Системи дистанційного контролю котелень стають все більш популярними. Ці системи дозволяють операторам в реальному часі отримувати дані про параметри роботи котельні віддалено, що полегшує контроль та управління процесом виробництва теплоти та підвищує оперативність реагування на зміни у роботі обладнання [7]. Сучасні системи моніторингу дозволяють отримувати інформацію про стан котельні на мобільний пристрій або комп’ютер, що забезпечує високу гнучкість та ефективність управління. Оператори можуть відслідковувати стан обладнання, контролювати параметри роботи, виявляти проблеми або аварійні ситуації та приймати необхідні заходи для їх вирішення. У разі виникнення аварійних або небезпечних ситуацій система надсилає сповіщення операторам за допомогою смс, електронної пошти або іншого зручного засобу зв’язку. Крім того, така система може зберігати і архівувати дані про роботу котельні, що дозволяє проводити аналіз, визначати тенденції та планувати технічні заходи для підтримання безперебійної роботи.

Економічна вигода від автоматизації

Автоматизовані котельні не вимагають цілодобової присутності та роботи операторів. Встановлення системи автоматизації котельні забезпечує економію енергоресурсів, знижує експлуатаційні витрати та витрати на технічне обслуговування, а також дає змогу підвищити термін експлуатації обладнання за рахунок оптимізації робочих процесів. Величина економічного ефекту залежить від рівня споживання теплової енергії підприємством і буде відрізнятися для кожного підприємства. Хоча автоматизація котельні потребує певних інвестицій, довготривала економія перевищує початкові витрати, а ефективність, надійність та безпека, які вона приносить без сумніву доводять її важливість.

Висновки

Автоматизація котелень є необхідним технічним рішенням для промислових підприємств, яке забезпечує економію енергоресурсів та підвищує безпеку на підприємстві. Основні переваги автоматизації котелень:

• Підвищує точність підтримання параметрів теплоносія;
• Дозволяє підтримувати високу якість процесу спалювання та високий ККД котельні;
• Забезпечує  безпечну експлуатацію котельні, сигналізуючи про усі потенційно небезпечні ситуації;
• Забезпечує надійну та безперебійну роботу котельні;
• Дозволяє зменшити вартість одиниці теплової енергії завдяки оптимізації процесу горіння та зменшенню витрати палива;
• Дозволяє зменшити експлуатаційні витрати;
• Скорочує кількість обслуговуючого персоналу та полегшує умови праці.

 Робота котельних установок має бути надійною, ефективною та безпечною. Для досягнення цих цілей котельня повинна бути автоматизованою належним чином. Сучасні системи автоматизації дозволяють не лише контролювати параметри роботи котельні, але й дозволяють здійснювати моніторинг за екологічними показниками, що є важливим з огляду на зростаючі вимоги до охорони навколишнього середовища. Інвестиції в автоматизацію котелень є довгостроковим вкладенням, яке з часом окупається за рахунок зниження вартості одиниці теплової енергії, що відпускається, зниження експлуатаційних витрат та підвищення стабільності роботи. Якщо ви зацікавлені у впровадженні рішень з автоматизації котелень на своєму підприємстві, зверніться до нашої компанії для отримання консультації та підбору оптимальних рішень для вашого підприємства.

Детальні рішення щодо автоматизації котелень пропонуються на