Автоматизация котельных установок описание, устройство и схема

Виды атмосферных отопительных устройств

Оборудование отличается по:

  • КПД;
  • мощности;
  • размерам;
  • массе.

Настенные атмосферные агрегаты характеризуются максимальной мощностью 36 кВт. В среднем мощность отопительного оборудования открытого типа составляет 20-60 кВт. 


Настенный атмосферный газовый котелИсточник malivice.ru

Оптимальная мощность отопительного прибора определяется с учетом площади и объема конкретного помещения, а также вероятных энергетических потерь, таких как: количество окон, неутепленные стены, особенности обустройства пола. Стоит отдавать предпочтение моделям, способным отопить помещение площадью, превышающей на 25% фактическую. Обогреватель должен производить на 100 квадратных метров 10 кВт энергии к этому количеству необходимо прибавить 25%, эта энергия пойдет на подогрев необходимого объема горячей воды, а добавленные 20 % позволят обеспечить нормальное функционирование агрегата во время пиковых нагрузок.

КПД показывает количество энергии, часть которой расходуется на подогрев воды, другая часть сгорает. КПД атмосферных газовых котлов в среднем составляет 80-90%, но существуют и более дорогие модели с КПД до 97%. Конденсационные котлы имеют показатель КПД равный 100%.

Оборудование, предназначенное для размещения на поверхности пола, характеризуется большим весом около 100 кг. Монтаж этой конструкции отличается трудоемкостью и большими финансовыми затратами. Для установки больших моделей требуется отдельное возведение фундамента. Значительным недостатком напольного агрегата является отсутствие функции подогрева воды. Напольные котлы шумят, а дымоход необходимо периодически очищать. К плюсам можно отнести повышенные мощностные характеристики, увеличенный срок эксплуатации, отсутствие электроники.


Атмосферный котел, предназначенный для размещения на полуИсточник stat-klimat.ru

Оборудование, предназначенное для размещения на стене, имеет меньшие размеры, масса составляет не более 50 кг. Настенные котлы не занимают много места и легко устанавливаются, их используют для оборудования отопительной системы малогабаритных квартир и домов. Такие модели газового оборудования позволяют выводить продукты горения через дымоходную систему или прямо через стену. К недостаткам можно отнести зависимость работы агрегата от электроники. Если из строя выйдет один из элементов, потребуется полная остановка системы. Высокая стоимость оборудования определяет размер стоимости ремонта, эта величина может составлять третью часть стоимости нового котла.

Конструкционные возможности атмосферных отопительных агрегатов позволяют разделить их на: одноконтурные и двухконтурные. 


Газовый котел одноконтурный в котельнойИсточник koffkindom.ru

Одноконтурные применяют для отопления, а двухконтурные обеспечивают отопление и подогрев воды. Допускается подсоединение к одноконтурному агрегату бойлера косвенного нагрева. Двухконтурный прибор, по сравнению с одноконтурным, имеет более высокую стоимость и сложную систему работы. 


Устройство атмосферного газового котлаИсточник otsplus.by

Двухконтурный агрегат не является полноценным бойлером, для того чтобы система работала, требуется сильный напор воды, с этой целью оборудование размещают в непосредственной близости с санузлом или кухней.

Регулировка избыточного давления в системе отопления

Работа твердотопливного котла связана с таким явлением, как значительное повышение давления в системе из-за повышения температуры, контролировать которую достаточно трудно. Для защиты системы в таких случаях используется открытый расширительный бачок, соединенный с атмосферой, что дает возможность теплоносителю (воде) расширяться без повышения давления в трубах. При температуре, превышающей норму, избыток нагретой воды через отверстие в бачке просто стекает в канализацию.

Открытый расширительный бачок – основное отличие твердотопливного котла от газового. Последний оборудуется автоматикой, контролирующей температуру и давление в системе, не давая теплоносителю перегреться. Преимуществом такой закрытой саморегулирующейся системы является еще и то, что в нее попадает минимум кислорода извне, уменьшая риск коррозии металлических деталей. Но и такая система имеет определенное избыточное давление, которое регулируется предохранительным клапаном и расширительным бачком, только смонтированы они в самом корпусе котла, а не отдельно, как у твердотопливных котлов.

Актуальность процесса диспетчеризации

Диспетчеризация котельных — это удаленный доступ к системе и к ее технологическим процессам. Система успешно отслеживает и корректирует работу

Внимание стоит обратить на мониторинг и контроль показателей теплового носителя

Есть два способа автоматизации установок:

  • использование персонального компьютера;
  • услуги мобильного оператора.

Используя компьютер, контроль над автоматизированной системой осуществляет непосредственно оператор, находящийся на удаленном расстоянии от объекта и имеющий доступ к персональному компьютеру. На экран выведены основные параметры котельной, которые представлены единой мнемосхемой или динамической картинкой.

Изображение идентично тепловой схеме соответствующего объекта. На этой схеме указаны все насосы и трехходовые клапаны, трубопроводы, горелки. Через персональный компьютер оператор также получает важную информацию об аварийных ситуациях в котельной и ее блоках.

При использовании мобильной связи контроль над автоматикой осуществляется путем смс-сообщений. Такой способ автоматики, как правило, используется в частных домах. Он отвечает за безопасность теплового носителя. В случае экстренных ситуаций, пользователь получит смс-сообщение и краткое описание проблемы.

Функциональная система также информирует о параметрах контроля с периодичностью, заданной пользователем. Обычно это давление воды, работа насосов, температура обратного и подающего трубопровода, ряд других важных для работы котельной показателей.

Для второго способа необходима специальная аппаратура. Речь о программируемом логическом контроллере (ПЛК), модеме, телефоне, которые принимают смс-оповещение. Диспетчеризация с использованием компьютера стоит значительно дороже.

Дополнительные траты идут на приобретение персонального компьютера и программ для него, выплату оператору за его работу. Но все же такая система более информативная и удобная, в частности, если есть необходимость управлять сразу несколькими котельными одновременно.

Компьютерная автоматизация через ПК дает возможность сохранения всех архивных параметров и ситуаций аварийного характера, чтобы избежать их в дальнейшем. Более того, она позволяет быстро реагировать в случае потери связи с элементами котельной.

Стабильная связь с предоставлением постоянного IP-адреса, ее бесперебойная работа — обязательное условие для системы дистанционного доступа. Также отметим, что в ситуации с смс-сообщением отсутствие связи бывает непоправимым для котельных, потому что потребители будут не в курсе о неполучении модемом сигналов с аппаратуры, вышедшей из строя.

Также нужно иметь в виду, чтобы организация, создающая проектно-монтажную схему и обслуживающая ее, должна иметь соответствующий опыт их создания. От качества разработанного софта зависит срок функционирования котельной без аварий в обычном режиме.

Подвергнуть автоматизации можно котельные разного типа, а именно:

  • газовая, функционирующую на природном или ином газе;
  • паровая, преобразующую пар в тепловую энергию (снабжение промышленных объектов);
  • угольная котельная, в которой во время сгорания угля образуется тепловая энергия.

Вспомогательное оборудование котельной

Для того чтобы в котле эффективно протекали процессы теплопередачи, все потоки воды, топлива и воздуха должны пройти процесс подготовки, перед подачей в агрегат. Эти задачи выполняет вспомогательные котельные установки.


Группа насосов в котельной

К вспомогательным элементам котлоагрегата относят устройства:

  • системы топливоподачи;
  • системы дымоочистки;
  • тягодутьевые аппараты;
  • питательные и циркуляционные насосы, отвечающие за движение воды по контуру;
  • сепарационные устройства котла;
  • установка водоподготовки.

К тягодутьевым аппаратам относятся дымососы и вентиляторы работающих в системе газовоздушных трактов котла. Первые служат для создания разряжения в топочной камере и отвода дымовых газов через дымовую трубу в атмосферу.

Они устанавливаются между газоходом и дымовой трубой, обычно вне помещения котельной, сзади котла, из-за высокого уровня шума, создаваемого при работе.

Вентиляторы предназначены для принудительной подачи воздуха в топочную камеру, для создания газовоздушной смеси на выходе из газовой горелки, для обеспечения полного сгорания топлива. Устройство также устанавливается вне здания котельной, но перед фронтом котла.

Сепарационные устройства служат для сепарации пара от котловой воды, их монтаж выполняют в верхнем барабане котла. Система водоподготовки занимается очисткой питательной воды от солей жесткости в натрий-катионитовых фильтрах для уменьшения процессов накипеобразования на котловых поверхностях нагрева котла и удаление активного кислорода в деаэрационно-питательной установке, для уменьшения коррозионных процессов во внутренних поверхностях нагрева теплогенератора.

Для питания паровых котлов, устанавливают не менее двух электронасосов, с рабочим давлением не менее 1.25 давления водяного тракта котла, и производительностью 110% от номинальной паропроизводительности всех работающих котлов.

Кроме того устанавливают два паровых насоса не менее 50% номинальной производительности котельной.

Насосы котельной подразделяются:

  1. Питательные — предназначены для подачи питательной воды в котел.
  2. Подпиточные – для подпитки контура теплоснабжения при утечках теплоносителя в магистральных сетях.
  3. Сетевые для циркуляции теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе. Они также используются и для водогрейных котельных.
  4. Насосы ХВО — в системе химводоподготовки.
  5. Газовое оборудование.

Нормативно-правовая база РФ

Монтаж вентиляционных систем обязателен вне зависимости от типа используемого отопительного оборудования (п.9.38 СНБ 4.03.01-98). Установка отопительного и вентиляционного оборудования производится под надзором представителей газовых служб.

Если при пусковых испытаниях будут выявлены недочеты системы вентиляции и технические несоответствия проектной документации, во вводе в эксплуатацию системы отопления будет отказано.

В задачи инспектора газовой службы входит визуальный осмотр оборудования, проверка функций безопасности, управления и произведение контрольных замеров окиси углерода. При необходимости собственник помещения может потребовать у инспектора предоставить сертификаты-разрешения на работу с анемометром или СРО

Вентиляция обеспечивает постоянный интенсивный приток свежего воздуха. Функционирование вытяжных систем регламентируется рядом нормативных актов.

Законодательные акты и ГОСТы

Нормативно-правовая база, касающаяся вентиляции и кондиционирования газового оборудовании, достаточно обширна. К этим НПА относятся:

  • ФЗ №384;
  • Постановление Правительства №1521 об обеспечении на обязательной основе соблюдения 384-ФЗ;
  • Постановление Правительства №87;
  • Постановление Правительства №410 о мерах безопасности по содержанию газового оборудования;
  • СНиП (II-35-76, 2.04-05);
  • СанПиН 2.2.4.548-96. 2.2.4;
  • Стандарты и рекомендации АВОК в области вентиляции и т.д.

Но законодательные акты могут меняться, поэтому при монтаже вентиляционного оборудования для обустройства газовой котельной следует отслеживать их последние редакции в официальных источниках.

Все стандарты и нормативы, которые будут применяться при проверке вентиляционного оборудования, можно уточнить в газовой службе своего населенного пункта

Также все вентилируемые системы в помещениях с котельным оборудованием должны соответствовать следующим ГОСТам и СП:

  • ГОСТ 30434-96;
  • ГОСТ 30528-97;
  • ГОСТ Р ЕН 12238-2012;
  • ГОСТ Р ЕН 13779-2007 о кондиционировании и вентиляции в нежилых зданиях;
  • ГОСТ 30494-2011о микроклимате в жилых и общественных постройках;
  • СП 7.13130.2013 о требованиях при обеспечении противопожарной безопасности;
  • ГОСТ 32548-2013 (межгосударственный стандарт);
  • СП 60.13330.2012 (относится к СНиП 41-01-2003) и т.д.

На основании этих нормативных актов должна составляться проектная документация. Чтобы она не противоречила официальным требованиям и стандартам, необходимо на этапе разработки проекта провести тепловые расчеты и вычислить основные параметры вытяжной системы.

Сертификация вентиляционного оборудования

При покупке устройств вытяжки и поставки свежего воздуха следует проверить их документы. На вентиляционное оборудование, реализуемое на территории РФ, в обязательном порядке оформляется декларация соответствия.

Этот документ подтверждает то, что устройства соответствуют всем актуальным требованиям Таможенного Союза, изложенным в следующих технических регламентах:

  • ТР ТС 004/2011 о применяемом низковольтном оборудовании и безопасности его эксплуатации;
  • ТР ТС 020/2011об электромагнитной совместимости используемой аппаратуры;
  • ТР ТС 010/2012 о безопасности машин и оборудования.

Это декларирование продукции является обязательным, но помимо него производитель или импортер вентиляционного оборудование может пройти официальную процедуру добровольной сертификации на соответствие стандартам ГОСТ. Наличие такого сертификата, полученного на добровольной основе, свидетельствует о высоком качестве продукции и надежности производителя.

Добровольный сертификат соответствия на воздуховоды можно запросить при покупке вентиляционного оборудования для газовой котельной. В нем указываются все технические характеристики продукции

Но добровольная сертификация требует дополнительных капиталовложений, поэтому на ней нередко экономят. В соответствие с ФЗ №313 и Постановлениями Правительства №982 и №148 обязательная сертификация вентиляционного оборудования упразднена.

Устройство газовой котельной модульного типа

По своему устройству, БМК делятся на несколько классов:

  • По типу конструкции и установке – предлагаются передвижные модули, устанавливаемые на шасси, а также, стационарные котельные, монтируемые на фундамент.
  • По принципу работы – котельные работают на нагрев теплоносителя, горячее водоснабжение, продуцирование пара.
  • По типоразмерам мощности – производительность котельных варьируется от 0,1 до 40 мВт.

Независимо от своей конструкции и используемого принципа работы, котельные работают автономно, с минимальным вмешательством обслуживающего персонала. Предусмотрена многоуровневая система безопасности.

Стационарные БМК на газе

Стационарные блочно-модульные котельные на газе – это полностью укомплектованные и собранные в заводских условиях сооружения, предназначенные для нагрева теплоносителя и горячего водоснабжения.

Модуль отличаются следующие технические и эксплуатационные характеристики:

  • Высокая производительность – конструкция почти не ограничена весом и размерами, что позволяет подключить теплогенератор любой мощности, или выполнить каскадное подключение, объединив несколько котлов в единую сеть. При необходимости, для наращивания мощности, к теплотрассе подключают 2-3 котельных одновременно.
  • Универсальность – автономная блочно-модульная котельная, работает на природном и сжиженном газе. Подключается к газгольдеру или центральному газопроводу. Переоборудование на другой вид газа, не требует длительной остановки котельной и не несет существенных материальных затрат.
  • Монтаж и транспортировка – контейнерные модульные газовые котельные установки, монтируются на специально изготовленный под потребности БМК фундамент. Во время разгрузки, используется автокран. Средний вес котельной, достигает 4-6 тонн.
  • Комплектация – в заводских условиях, БМК полностью укомплектовывается всеми необходимыми рабочими узлами. Ставятся котельные установки, автоматика, блок управления, циркуляционное оборудование. Контейнер оснащают электропроводкой, системами безопасности, пожаротушения и вентиляции. По желанию заказчика, предусматривают отдельное помещение для обслуживающего персонала.

Стационарные БМК, полностью соответствуют требованиям Ростехнадзора. Оборудование проходит обязательную сертификацию и получает разрешение на ввод в эксплуатацию еще в процессе сборки, что облегчает изготовление проектной документации и согласований на месте, после доставки БМК заказчику.

Мобильные газовые БМК

Транспортабельные модульные газовые котельные, эффективно используются для обогрева помещений с максимальной площадью до 5000 м². Конструкция ограничена в весе, поэтому, производительность БМК, как правило, не превышает 500 кВт, по этой же причине, дальнейшая доукомплектация и модификации не возможны.

Мобильные БМК малой мощности, имеют свои преимущества:

  • Простой монтаж, не требующий подготовительных работ.
  • Транспортировка осуществляется без участия погрузочной техники. БМК установлено на шасси и перевозится по типу прицепа.

Стоимость передвижной БМК, приблизительно на 30% превышает цену за аналогичную стационарную БМК. Каждый тип блочно-модульной конструкции (стационарный и передвижной), является востребованным в различных областях теплоснабжения.

Общие сведения и понятия о котельных установках

Котельная установка (котельная) – это сооружение, в котором осуществляется нагрев рабочей жидкости (теплоносителя) (как правило – воды) для системы отопления или пароснабжения, расположенное в одном техническом помещении. Котельные соединяются с потребителями при помощи теплотрассы и/или паропроводов. Основным устройством котельной является паровой, жаротрубный и/или водогрейный котлы. Котельные используются при централизованном тепло- и пароснабжении или при местном теплоснабжении зданий.

Котельная установка представляет собой комплекс устройств, размещенных в специальных помещениях и служащих для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию пара или горячей воды. Ее основные элементы – котел, топочное устройство (топка), питательные и тягодутьевые устройства. В общем случае котельная установка представляет собой совокупность котла (котлов) и оборудования, включающего следующие устройства: подачи и сжигания топлива; очистки, химической подготовки и деаэрации воды; теплообменные аппараты различного назначения; насосы исходной (сырой) воды, сетевые или циркуляционные – для циркуляции воды в системе теплоснабжения, подпиточные – для возмещения воды, расходуемой у потребителя и утечек в сетях, питательные для подачи воды в паровые котлы, рециркуляционные (подмешивающие); баки питательные, конденсационные, баки-аккумуляторы горячей воды; дутьевые вентиляторы и воздушный тракт; дымососы, газовый тракт и дымовую трубу; устройства вентиляции; системы автоматического регулирования и безопасности сжигания топлива; тепловой щит или пульт управления.

Котел – это теплообменное устройство, в котором теплота от горячих продуктов горения топлива передается воде. В результате этого в паровых котлах вода превращается в пар, а в водогрейных котлах нагревается до требуемой температуры.

Топочное устройство служит для сжигания топлива и превращения его химической энергии в тепло нагретых газов.

Питательные устройства (насосы, инжекторы) предназначены для подачи воды в котел.

Тягодутьевое устройство состоит из дутьевых вентиляторов, системы газовоздуховодов, дымососов и дымовой трубы, с помощью которых обеспечиваются подача необходимого количества воздуха в топку и движение продуктов сгорания по газоходам котла, а также удаление их в атмосферу. Продукты сгорания, перемещаясь по газоходам и соприкасаясь с поверхностью нагрева, передают теплоту воде.

Для обеспечения более экономичной работы современные котельные установки имеют вспомогательные элементы: водяной экономайзер и воздухоподогреватель, служащие соответственно для подогрева воды и воздуха; устройства для подачи топлива и удаления золы, для очистки дымовых газов и питательной воды; приборы теплового контроля и средства автоматизации, обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу всех звеньев котельной.

В зависимости от использования их теплоты котельные делятся на энергетические, отопительно-производственные и отопительные.

Энергетические котельные снабжают паром паросиловые установки, вырабатывающие электроэнергию, и обычно входят в комплекс электрической станции. Отопительно-производственные котельные бывают на промышленных предприятиях и обеспечивают теплотой системы отопления и вентиляции, горячего водоснабжения зданий и технологические процессы производства. Отопительные котельные решают те же задачи, но обслуживают жилые и общественные здания. Они делятся на отдельно стоящие, сблокированные, т.е. примыкающие к другим зданиям, и встроенные в здания. В последнее время все чаще строят отдельно стоящие укрупненные котельные с расчетом на обслуживание группы зданий, жилого квартала, микрорайона.

Устройство встроенных в жилые и общественные здания котельных в настоящее время допускается только при соответствующем обосновании и согласовании с органами санитарного надзора.

Котельные малой мощности (индивидуальные и небольшие групповые) обычно состоят из котлов, циркуляционных и подпиточных насосов и тягодутьевых устройств. В зависимости от этого оборудования в основном определяются размеры помещений котельной.

Уровни автоматизации

Степень автоматизации задается при проектировании котельной или при капитальном ремонте/замене оборудования. Может лежать в диапазоне от ручного регулирования по показаниям контрольно-измерительных приборов до полностью автоматического управления по погодозависимым алгоритмам. Уровень автоматизации в первую очередь определяется назначением, мощностью и функциональными особенностями эксплуатации оборудования.

Современная автоматизация работы котельной подразумевает комплексный подход — подсистемы контроля и регулирования отдельных технологических процессов объединяются в единую сеть с функционально-групповым управлением.

Автоматизированная блочно-модульная газовая котельная

Параметры проекта

Тепловая мощность проектируемой котельной 5,7 МВт. Система теплоснабжения одноконтурная, закрытая. Основное топливо – природный газ, резервное–дизельное топливо. Установленный объем потребления природного газа: 2,955 млн. м3/год, 0,759 тыс. м3/час.

Описание проекта

Технико-экономическое обоснование: Блочно-модульная газовая котельная с учетом смены жидкого топлива (мазут) на более дешевое газообразное топливо (природный газ) с наименьшими затратами содержания новой котельной.Состав проекта: 1.Водогрейные котлы суммарной тепловой тепловой мощностью 5 МВт. Применение 3-х импортных автоматизированных жаротрубных водогрейных котлов с температурой нагрева воды не выше 338 К (1150 С) и КПД более 90%, имеющих возможность работы в автономном режиме.

2.Газогорелочные устройства. Применение 3-х импортных автоматизированных комбинированных (газо-дизельных) горелочных устройств, обеспечивающих безопасную работу, исключающую вмешательство человека, с минимально допустимыми выбросами загрязняющих веществ в окружающую среду.

3.Система автоматики безопасности котлоагрегата в соответствии с требованиями «Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов с давлением пара не более 0,07 Мпа (0,7 кгс/см2) водогрейных котлов и водоподогревателей с температурой нагрева воды не выше 338 К (1150 С)

4.Насосное оборудование котельной с системой автоматического резервирования. Применение импортных насосных агрегатов со сниженным энергопотреблением и автоматической защитой основных параметров работы.

5.Система автоматики регулирования мощности котельной. Применение погодозависимой автоматики регулирования мощности котельной, имеющей возможность работы котельной по одному из четырех нормативных температурных графиков отпуска тепла.

6. Система подпиточной и докотловой обработки воды. Применение импортных автоматизированных систем химической очистки воды, работающих по принципу Na-катионирования. Применение импортных автоматизированных систем химической очистки воды от соединений железа определяется по результатам исходной воды. Применение импортных автоматизированных систем комплексного дозирования реагента для корректировки качества теплоносителя.

7. Система учета расхода теплоносителей – применение коммерческих узлов учета газа с телеметрией холодной воды, тепловой энергии и расхода горячей воды.

8. Система газоснабжения котельной – применение блочных газорегуляторных пунктов в соответствии с «Правилами безопасности систем газораспределения и газопотребления» определяется на основании проекта реконструкции котельной.

9. Система электроснабжения котельной – применение шкафных вводных распределительных устройств силового оборудования определяется на основании проекта реконструкции котельной.

Нормы безопасности при оборудовании котельных

Действующие СП требуют оснащать газоанализаторами помещения с газовыми котлами с целью предупреждения утечек. В соответствии с этими же нормами необходимо устанавливать электрические клапаны, отключающие подачу топлива в аварийных ситуациях.

Данные требования обязательны к соблюдению при организации поквартирного теплоснабжения на газу в многоквартирных домах. В этих случаях используемое газовое оборудование нуждается в обязательной, как минимум ежегодной проверке в соответствующих сервисных центрах.

Важное значение имеет и выбор места для котла. Одно дело, когда проектируется встроенная установка, и совсем другое, когда речь идет о крышных газовых котельных

Нормы проектирования регламентируют площадь отапливаемого помещения (не менее 4 кв. м на один агрегат), высоту помещения (не менее 2,5 м), ширину проема входной двери (не менее 80 см). Устанавливается и минимальное соотношение площади окна к площади помещения (соответственно, 0,3 кв. м на каждые 10 кв. м). Помимо этого, установлены требования к дымоходам и вводно-выводным конструкциям.

Как уже указывалось, эксплуатация газового оборудования требует наличия лицензии и соответствующих сертификатов. Эти документы необходимо получать заранее, перед началом монтажных работ. Ввиду потенциальной опасности неправильно смонтированного или эксплуатируемого оборудования контроль за наличием сертификата и лицензий осуществляется на государственном уровне. У каждого котла должен иметься паспорт безопасности, также выдаваемый государственными органами. Эти же ведомства проводят экспертизу и рассчитывают требуемые параметры (в частности, объем выброса продуктов горения).

Надзорным органом по газовому котельному оборудованию является служба МЧС. Она осуществляет выезды на объекты, проводит соответствующие проверки и выдает разрешения на ввод котельных в эксплуатацию.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий