Automatisation des chaufferies : description, appareil et schéma

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Pour réguler et optimiser le fonctionnement des chaudières, des moyens techniques ont commencé à être utilisés dès les premières étapes de l'automatisation de l'industrie et de la production. Le niveau de développement actuel dans ce domaine peut augmenter considérablement la rentabilité et la fiabilité des équipements de chaudière, assurer la sécurité et l'intellectualisation du travail du personnel de maintenance.

Objectifs et buts

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

• Démarrage et arrêt automatique des chaudières.
• Régulation de la puissance de la chaudière (commande en cascade) en fonction des paramètres primaires donnés.
• Contrôle des pompes d'alimentation, contrôle des niveauxliquide de refroidissement dans les circuits de travail et de consommation.
• Arrêt d'urgence et activation des dispositifs de signalisation, au cas où les valeurs de fonctionnement du système dépasseraient les limites établies.

Objet d'automatisation

L'équipement de chaudière en tant qu'objet de réglementation est un système dynamique complexe avec de nombreux paramètres d'entrée et de sortie interdépendants. L'automatisation des chaufferies est compliquée par le fait que la vitesse des processus technologiques dans les unités à vapeur est très élevée. Les principales valeurs ajustables incluent:

• débit et pression du liquide de refroidissement (eau ou vapeur);
• décharge dans le four;
• niveau du réservoir d'alimentation;
• Ces dernières années, des exigences environnementales accrues ont été imposées sur la qualité du mélange de carburant préparé et, par conséquent, sur la température et la composition des produits d'évacuation des fumées.

Niveaux d'automatisation

Le degré d'automatisation est défini lors de la conception d'une chaufferie ou lors de la révision/du remplacement d'équipements. Cela peut aller d'une commande manuelle selon les indications de l'instrumentation à une commande entièrement automatique selon des algorithmes dépendant des conditions météorologiques. Le niveau d'automatisation est principalement déterminé par l'objectif, la capacité et les caractéristiques fonctionnelles du fonctionnement de l'équipement.

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

Structure globale

L'automatisation des chaufferies repose sur un schéma de contrôle à deux niveaux. Le niveau inférieur (terrain) comprend des dispositifs d'automatisation locaux basés sur des microcontrôleurs programmables qui mettent en œuvre une protection technique et un blocage, un réglage et un changement de paramètres, des convertisseurs primaires de grandeurs physiques. Cela inclut également les équipements conçus pour convertir, coder et transmettre des données d'information.

Le niveau supérieur peut être représenté comme un terminal graphique intégré dans l'armoire de commande ou comme un poste de travail opérateur basé sur un ordinateur personnel. Il affiche toutes les informations provenant des microcontrôleurs et des capteurs de niveau inférieur du système, et entre les commandes opérationnelles, les réglages et les paramètres. En plus de la répartition des processus, les tâches d'optimisation des modes, de diagnostic de l'état technique, 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 de la localité.

Automatisation des équipements de chaudière

Le marché moderne est largement représenté à la fois par des instruments et des appareils individuels, ainsi que par des kits d'automatisation nationaux et étrangers pour les chaudières à vapeur et à eau chaude. Les outils d'automatisation incluent:

• équipements d'allumage et de contrôle de flamme, démarrage etcontrôler le processus de combustion du combustible dans la chambre de combustion de la chaudière;
• capteurs spécialisés (jauges de tirage et de pression, capteurs de température et de pression, analyseurs de gaz, etc.);
• actionneurs (électrovannes, relais, servomoteurs, convertisseurs de fréquence);
• panneaux de commande pour chaudières et équipement général de chaudière (panneaux, écrans tactiles);
• armoires de commutation, lignes de communication et alimentation.

Lors du choix des moyens techniques de contrôle et de surveillance, la plus grande attention doit être accordée aux automatismes de sécurité, ce qui exclut la survenue de situations d'urgence et d'urgence.

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 la dépression dans le four, le débit d'air primaire et les paramètres du fluide caloporteur (température, pression, débit). Le sous-système de contrôle fournit les 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 afficheur graphique, schéma mnémotechnique, bouclier).

Protocoles de communication

L'automatisation des installations de chaudières basées sur des microcontrôleurs minimise l'utilisation dans les fonctionsschéma des lignes électriques de commutation et de contrôle des relais. Pour connecter les niveaux supérieur et inférieur du système de contrôle automatisé, transférer des informations entre les capteurs et les contrôleurs, pour traduire les commandes aux actionneurs, un réseau industriel avec une interface spécifique et un protocole de transfert de données est utilisé. Les normes les plus utilisées sont Modbus et Profibus. Ils sont compatibles avec la plupart des équipements utilisés pour automatiser les installations de chauffage. Ils se distinguent par des taux élevés de fiabilité du transfert d'informations, des principes de fonctionnement simples et compréhensibles.

Économie d'énergie et effets sociaux de l'automatisation

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

À la lumière de la hausse continue des prix des ressources énergétiques, l'effet d'économie d'énergie de l'automatisation n'est pas des moindres. L'économie de gaz naturel, atteignant jusqu'à 25 % par saison de chauffage, est assurée par:

• rapport "gaz/air" optimal dans le mélange combustible dans tous les modes de fonctionnement de la chaufferie, correction par la teneur en oxygène des produits de combustion;
• la possibilité de personnaliser non seulement les chaudières, mais aussi les brûleurs à gaz;
• réguler non seulement 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(technologie de compensation climatique).

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