Системы автоматизации отопительных котлов

Автоматика для газового котла — устройство, обеспечивающее стабильную и безопасную работу оборудования. Разновидности и типы автоматики, принцип работы, проверка и замена автоматики, стоимость и популярные модели.

Автоматика безопасности водогрейных котлов

Универсальность процессов горенияАвтоматика безопасности водогрейных котлов предусматривает автоматизацию процесса горения, который осуществляется в специальной топочной камере. Топливо и воздух подаются в камеру с определенной зависимостью от требуемых параметров горячей воды и пара, которые в свою очередь направляются потом на технологические нужды.

Вместе с качественным регулированием подачи в топочную камеру воздуха и топлива, тот же самый процесс осуществляется в дымососе. Данное устройство необходимо для поддержания разрежения пространства в топочной камере, а также в газовом тракте самого устройства. Таким образом, в специальную систему, предназначенную для автоматического регулирования горения входят особые регуляторы давления разрежения, а также заданное соотношение таких составляющих, как топливо и воздух.

Общие положения

Современные котельные требуют установки автоматических систем, которые контролируют, регулируют и управляют процессами, а также сообщают об аварийных ситуациях. Проект автоматизации опирается на СП 89.13330.2016 «Котельные установки», отдельные требования места эксплуатации, рекомендации изготовителя и строительные нормы.

Управляется вся автоматика с щитов, которые могут быть центральными, групповыми или местными. Их нельзя размещать под душевыми и туалетами, трубопроводами, по которыми текут агрессивные вещества, а также под вентиляционными камерами, подающими горячий воздух.

Типы систем автоматики котлов

Котловая автоматика выпускается 2-х видов:

  1. Энергозависимая, которая работает только от электросети.
  2. Энергонезависимая, способная функционировать в автономном режиме без подачи напряжения на ее исполнительные механизмы.

Передовые энергозависимые системы обладают самым широким набором выполняемых функций, начиная от системы безопасности котлоагрегата и заканчивая   погодозависимым управлением, с применением новейших технологических решений и интеграцией в систему «Умный дом».

Энергонезависимая автоматика более упрощенная и не имеет развитой системы управления, ее применяют в местах с нестабильной подачей электроэнергии, а также на угольных агрегатах. Основные параметры, которые контролирует такая система: перегрев воды, уровень разряжения в топке и присутствие факела в топке.

Виды водогрейных котлов и их автоматика

Водогрейным котлам для обеспечения нормальных условий эксплуатации необходима автоматика регулирования и безопасности типа РБИП, что расшифровывается, как регулятор пропорциональный интегральный бесконтактный. Автоматика безопасности газовых котлов представляет собой предохранительный клапан с низким давлением, который дополнительно снабжается электромагнитом. Если же работа котла основана на использовании в качестве топлива мазута, то применяется автоматическая задвижка, которая устанавливается в месте подвода топлива к топке. Таким образом, для котлов с определенным типом топлива необходимы разные виды средств безопасности, поэтому при покупке агрегатов на это следует обратить особое внимание. (См. также: Что нужно знать о наружных котлах?)

Автоматика безопасности газовых котлов

Управление задвижками в котлах может производиться со щита, дистанционно. При этом он имеет все необходимые блокировки. Таким образом, закрыть задвижку на трубопроводе воды не предоставляется возможным, пока не будет закрыта задвижка на газопроводе. Блокируются и прочие действия, которые могут нарушить правильность функционирования системы, то есть автоматика полностью отвечает за безопасность эксплуатации агрегатов, что снижает риск возникновения аварии до минимума.

Какие функции выполняет автоматика для газовых котлов

Функционал, который обеспечивает автоматика для газовых котлов, довольно широк. Он простирается от простого пуска и контроля до регулирования температурного режима в разных помещениях на многих уровнях. Все зависит от выбранной модели. Следует ориентироваться на то, какие требования предъявляет покупатель к установке.

Схема электрогидравлического регулятора разрежения

1 - 0173

1, 2 — электромагниты; 3 — реле; 4 — рычаг; 5 — гидросервомотор; 6 — шибер; 7 — тягомер; 8, 10 — обмотки; 9 — плунжер

Плунжер перемещается в катушке из двух обмоток. Обмотка питается от трансформатора электронного усилителя напряжением 12 В. При установленной величине разрежения мембрана удерживает плунжер в среднем положении, а напряжение на вторичной обмотке равно нулю. Если величина заданного разрежения изменится, то мембрана и связанный с ней плунжер переместятся от первоначального положения. При этом на вторичной обмотке возникнет напряжение переменного тока. Величина и фаза возникающего напряжения будут зависеть от направления и величины перемещения плунжера.

Возникающий в датчике сигнал переменного тока направляется транзисторному усилителю ТУ. В усилителе происходит сравнение этого сигнала с заданной величиной, устанавливаемой задатчиком ЗДТ. Если величина поступающего сигнала значительно отклоняется от заданной, то на выходе усилителя появится сигнал разбаланса. Этот сигнал поступает на контакты катушки электромагнитов или электрогидравлического реле. До появления сигнала разбаланса катушки электромагнитов были обесточены, а клапаны К1 и К2 закрывали слив воды из верхней и нижней полостей гидросервомотора. При этом обе полости находились под одинаковым рабочим давлением воды. При поступлении из усилителя ТУ напряжения на обмотку одного из электромагнитов сердечник и клапан электромагнита переместятся вверх, а одна из полостей сервомотора соединится со сливом. Всякое перемещение поршня сервомотора через рычаг вызывает соответствующее перемещение шибера дымохода. Перемещение будет продолжаться до тех пор, пока не восстановится заданное разрежение в топке котла. При достижении заданного разрежения сигнал переменного тока исчезнет, клапан электрогидравлического реле закроется и шибер дымохода стабилизирует свое положение.

Защита оборудования

Защитные устройства для паровых котлов на жидком/газообразном топливе прекращают подачу топлива, когда:

  1. понижается или повышается давление газа перед горелками;
  2. понижается или повышается давление жидкого топлива перед горелками, кроме ротационных горелок;
  3. уменьшается разрежение в топке;
  4. понижается давление воздуха перед горелками с принудительной его подачей;
  5. гаснут факелы тех горелок, которые не должны быть погашены при работе котла;
  6. повышается давление в автоматизированных котельных, которые работают без присутствия специалистов;
  7. понижается или повышается уровень воды в барабане;
  8. исчезает напряжение или появляются другие неисправности цепей защиты, если речь идёт о котельной II категории.

Защитные устройства для водогрейных котлов на жидком/газообразном топливе прекращают подачу топлива, когда:

  1. понижается или повышается давление газа перед горелками;
  2. понижается или повышается давление жидкого топлива перед горелками, кроме ротационных горелок;
  3. уменьшается разрежение в топке;
  4. понижается давление воздуха перед горелками с принудительной его подачей;
  5. гаснут факелы тех горелок, которые не должны быть погашены при работе котла;
  6. понижается или повышается давление воды на выходе из устройства;
  7. исчезает напряжение или появляются другие неисправности цепей защиты, если речь идёт о котельной II категории.

Для котлов с максимальной температурой воды 115°С понижение давления воды и уменьшение её уровня не являются поводом для превращения подачи топлива к горелкам.

Защитные устройства для паровых котлов на твёрдом топливе прекращают подачу топлива, когда:

  1. понижается давление за дутьевыми вентиляторами;
  2. уменьшается разрежение в топке;
  3. гаснет факел;
  4. понижается или повышается уровень воды в барабане;
  5. исчезает напряжение или появляются другие неисправности цепей защиты, если речь идёт о котельной II категории.

Защитные устройства для паровых котлов с механизированными слоевыми топками на твёрдом топливе прекращают подачу топлива, когда:

  1. понижается давление под решёткой;
  2. уменьшается разрежение в топке;
  3. понижается или повышается уровень воды в барабане;
  4. исчезает напряжение или появляются другие неисправности цепей защиты, если речь идёт о котельной II категории.

Защитные устройства для водогрейных котлов с механизированными слоевыми и с камерными топками на твёрдом топливе прекращают подачу топлива, когда:

  1. повышается температура воды на выходе из котла;
  2. повышается или понижается давление воды на выходе из котла;
  3. уменьшается разрежение в топке;
  4. снижается расход воды;
  5. понижается давление воздуха за дутьевыми вентиляторами или под решёткой.

Для котлов с максимальной температурой воды 115°С понижение давления воды и уменьшение её уровня не являются поводом для превращения подачи топлива к горелкам.

Необходимость в дополнительном оборудовании выясняется индивидуально, в зависимости от параметра котла. Например, многие производители конкретно указывают на защитные требования, которые необходимо выполнить для безопасной эксплуатации оборудования.

Подогреватели высокого давления (ПВД) должны автоматически отключаться, если уровень конденсата в корпусе подогревателя поднимается выше разрешённой отметки.

Системы пылеприготовления должны располагать следующими защитными функциями:

  1. при повышении температуры сушильного агента — подача воды в шахту;
  2. при повышении температуры пылегазовой или пылевоздушной смеси за мельницей — прекращение подачи сушильного агента;
  3. при прекращении подачи топлива из-за аварии — включение вибраторов;
  4. при понижении давления в коробе — открытие клапанов присадки воздуха.

Насосы серной кислоты в водоподготовительных установках автоматически отключаются понижении рН воды.

То, на сколько сильно параметры должны нарушиться для срабатывания защиты, определяют производители защитного оборудования. Всё есть в инструкциях.

Функциональность автоматики водогрейных котлов

В большинстве случаев автоматика для котлов подразумевает следующие функции:

  • Автоматический розжиг;
  • Управление водогрейным котлом во время его работы, например, регулирование температуры и ее поддержка;
  • Ведение учета расхода топлива, что позволяет отслеживать расходы на топливо;
  • Автоматическая остановка работы водогрейного котла в случае аварийной ситуации;
  • Включение звуковой и световой сигнализации;
  • Остановка работы водогрейного котла при необходимости.

Спектр перечисленных возможностей может изменяться относительно функциональности водогрейных котлов, к каждому из которых должен подбираться определенный вид автоматизации. (См. также: Производители газовых котлов)

Для удобства использования прибора можно приобрести прибор с графическим, текстовым, цветным дисплеем, на который может выводиться мнемосхема объектов. Сегодня на рынке представлено много модификаций автоматизации относительно этих параметров, поэтому у покупателей есть возможность выбрать наиболее подходящий для них вариант.

Как правило, автоматика для котла позволяет регулировать подачу топлива по обратной связи или по временным настройкам. Кроме этого, система оснащается устройством, которое отвечает за прерывание подачи топлива в случае аварийной ситуации, что снижает риск возникновения нештатной ситуации, а также значительно повышает уровень безопасности применяемого оборудования.

автоматика для котла

Автоматизированная система «Кристалл».

На рисунке ниже показана принципиальная схема автоматизированной системы «Кристалл» применительно к паровым котлам типа ДКВР, оборудованным смесительными горелками низкого давления. Автоматика обеспечивает регулирование давления пара в котле, соотношения газа и воздуха, разрежения в топке и уровня воды в барабане котла. Рассмотрим принцип работы этих систем регулирования.

Принцип работы

Работа энергозависимых систем автоматизации тепловыми процессами, базируется на анализе данных от микропроцессорного блока от первичных датчиков. Все сервисные режимные установки, определяющие нормальную работу котлоагрегата выводятся на главную панель, которая устанавливается либо на самом котле для бытовых агрегатов или АОГВ, либо на выносном щите управления для промышленных и коммунальных устройств.

Современные котлы комплектуются особыми программаторами, настраивающие многодневный режим работы оборудования с учетом прогноза погоды, на отработке рабочих режимов используется средняя температура наружного воздуха.

Помимо датчиков, автоматическая система может комплектоваться контроллером, объединенного с котлом шиной, для передачи закодированные сигналов и коммуникационными модулями, гарантирующих связь с потребителем тепловой энергии через интернет-сети в удаленном режиме с помощью телефонов. Поэтому при таком высоком уровне обслуживания, очень важно, что был исправен газовый котел, а ремонт автоматики выполняется сервисным центром.

Принципиальная схема автоматизированной системы «Кристалл»

1 - 0174

1, 10, 18, 25 — сервомотор; 2, 11, 17, 23 — электрогидравлическое реле; 3, 12, 16, 22 — усилитель; 4 — кран; 5, 6, 20 — дифференциальный тягомер; 7 — горелка; 8 — заслонка; 9 — предохранительно-запорный клапан; 13 — манометр; 14 — сосуд постоянного уровня; 15 — датчик; 19 — питательный клапан; 21 — котел; 24 — направляющий аппарат дымососа; 26 — дутьевой вентилятор

Регулирование количества поступающего газа на горелку в зависимости от давления пара в котле осуществляется усилителем. Электрический дистанционный манометр измеряет давление пара на выходе из котла и подает соответствующий электрический сигнал в усилитель, который через электрогидравлическое реле воздействует на сервомотор. Сервомотор, в свою очередь, изменяет положение регулирующей заслонки для обеспечения требуемого расхода газа на горелку. Для регулирования соотношения газа и воздуха служит усилитель. Датчиками этого регулятора служат дифференциальные тягомеры.

После изменения положения заслонки Сдавление газа и его расход также изменяются, и создается несоответствие давления воздуха новому давлению газа. Электрические сигналы, пропорциональные этому несоответствию, подаются от тягомеров в усилитель. Усилитель, получив эти сигналы, с помощью электрогидравлического реле и сервомотора воздействует на дутьевой вентилятор, приводя расход воздуха в соответствие с расходом газа.

Разрежение в топке котла регулируют следующим образом. Усилитель получает электрический сигнал от дифференциального тягомера и через электрогидравлическое реле и сервомотор воздействует на направляющий аппарат дымососа, приводя величину разрежения к заданной.

Уровень воды в барабане котла регулируют с помощью одноимпульсного регулятора питания с жесткой обратной связью. В качестве первичного прибора используют дифференциальный манометр, подключенный к барабану котла через сосуд постоянного уровня. Усилитель регулирует подачу питательной воды в котел в соответствии с отбором пара из котла. При изменении уровня воды в усилитель от датчика поступает электрический сигнал. В свою очередь, усилитель через электрогидравлическое реле и сервомотор воздействует на питательный клапан, регулируя подачу воды в котел через кран.

Автоматика безопасности обеспечивает прекращение подачи газа в аварийных случаях: падение давления газа, повышение и понижение уровня воды в барабане котла, превышение давления пара в котле, падение давления воздуха, перегрев воды в экономайзере или бойлере, погасание пламени горелки.

Датчики автоматики безопасности имеют независимые отборы импульсов и являются автономными. Подача газа прекращается при выходе одного из контролируемых параметров работы котлоагрегата за пределы допустимого. Это происходит следующим образом. Соответствующий датчик, контролирующий тот или иной параметр, срабатывает и обесточивает катушку электромагнита. Эта катушка установлена на головке предохранительно-запорного клапана типа ПКН. Обесточенный клапан закрывается, прекращая подачу газа к котлу. Одновременно срабатывает звуковая сигнализация и зажигается табло, показывающее причину остановки котла.

Комплект регулирующих электрических и электронных приборов автоматизированной системы «Кристалл» собран в одном блоке и монтируется в общем щите управления.

Обслуживание котлов с системой «Кристалл» заключается в контроле за их работой по показаниям приборов и сигнальных ламп, помещенных на пульте управления котельной. При горении красных ламп регуляторы работают на увеличение подачи газа, воздуха и разрежения. При горении зеленых — на уменьшение.

При выключении котла вследствие срабатывания автоматики безопасности оператор должен сразу же закрыть краны перед горелками, открыть краны продувочной линии и приступить к розжигу, предварительно выяснив причины нарушения того или иного параметра работы котла.

Комплект средств управления КСУ-1. Выпускаются следующие модификации: КСУ-1-Г-2 для водогрейных котлов на газе низкого давления (заменяет AMKO-K-I) и КСУ-1-Г-3 для водогрейных котлов на газе среднего давления (заменяет AMKO-K-II).

Напряжение питания комплекта трехфазное — 380/220 или 220/127 В (напряжение питающей сети устанавливается перемычками на колодке, расположенной на шасси в шкафу комплекта). Отклонение напряжения питания — от +10 до -15%. Частота 50±1 Гц. Максимальная потребляемая мощность — 150 В·А.

Комплект КСУ-1-Г (рисунок ниже) и поставляемые с ним датчики и исполнительные устройства обеспечивают двухпозиционное регулирование производительности котла и автоматику безопасности. Подача газа к котлу прекращается при предварительном повышении или понижении его давления перед горелками, понижении давления воздуха, понижении разрежения, повышении или понижении давления воды на выходе из котла, повышении температуры воды на выходе из котла, погасании пламени, неисправности блоков комплекта, исчезновении напряжения питания.

Управление автоматикой водогрейных котлов

Автоматика безопасности водогрейных котлов предусматривает возможность вручную останавливать котел методом нажатия определенной кнопки. Изменения параметров при работе системы осуществляются следующими датчиками: (См. также: Водогрейные котлы на газе)

  • Электрическим манометром осуществляется изменение давления топлива в трубопроводе;
  • Термометром сопротивления (ТСМ) – повышение температуры воды;
  • Дифференциальным манометром – уменьшение расхода воды;
  • Контрольным электродом или фотосопротивлением ФСК – погасание факела в горелках;
  • Датчиком тяги ДТ – падение разрежения в топке.

Электроника или механика

Современные котельные агрегаты особенно западного производства комплектуются электронными система управления котла, стоимость которых доходит до 30 % от полной стоимости установки. Преимущества такой системы очевидны, есть один минус она боится нестабильной работы российских электрических сетей. Поэтому ее нужно эксплуатировать с надежными стабилизаторами и автономными источниками питания.

Диапазон регулирования и контроля электронной системы практически не ограничен: от давления и температуры теплоносителя до погодозависимого регулирования отопительным агрегатом.

В системе безопасности, котел будет отключен от подачи топлива при высоком/ низком давлении газа, отрыве факела, отсутствия разряжения в топке, низком/высоком давлении и Т теплоносителя.

Также устанавливаются исполнительные механизмы механического действия — клапан-отсекатель газа, срабатывающий по недопустимому давлению газа и предохранительно-сбросной клапан, защищающий внутренний контур котла от высокого давления среды.

В механических системах работают только с использованием механических клапанов и датчиков, которые отправляют сигнал на исполнительный механизм либо блок розжига БУРС.

Например, запуск котлоагрегата Будерус совершается при выжиме шайбы газового клапане, при этом он открывается и газ подается на запальник. Он разогревает термопару, которое вырабатывает ток с напряжением достаточным, чтобы запустить электромагнит, для удержания клапан в открытом состоянии.

Далее устанавливают регулятором мощность котлоагрегата, что пропускает газ в нужном объеме с рабочим давлением, а процесс нагрева контролируется термостатом.

Сколько стоит автоматика котла

Стоимость варьируется от нескольких тысяч рублей, до половины стоимости котла. На цену влияет несколько факторов:

  1. Страна производитель.
  2. Тип автоматики.
  3. Комплектация.

Отечественная автоматика в полной комплектации, включающей горелочное устройство, запальник и мультиблок управления, обойдется приблизительно в 5-6 тыс. руб. За эту сумму, можно приобрести комплект АПОК – 1, Искра, Вакула и т.п.

Итальянская автоматика управления на базе микропроцессора, будет стоить, начиная от 10 тыс. руб. и выше. Стоимость мультиблока, приблизительно на 1-2 тыс. руб. выше, чем у отечественного аналога.

Ремонт автоматики газового котла

Если автоматика котла покупалась совместно с котлом, она настроена на заводе-изготовителе, то ее работа проходит весьма надежно в течении всего срока, заявленного производителем оборудования.

Проблемы больше случаются на европейском оборудовании, которые вызваны нестабильностью работы российских инженерных систем. Наиболее частые поломки случаются в запальнике, клапане-отсекателе, электронной плате и датчиках температуры.

Что можно сделать самому

Если автоматика безопасности вместе с котлом находится на гарантийном обслуживании, то лучше при любой поломке обращаться в сервисный центр.

Многие производители стран ЕС требуют постановку оборудование на обслуживание только через фирменные центры и даже после окончания гарантийного обслуживания. В этих ситуациях самостоятельный ремонт выполнять не рекомендуется. Также недопустимо самостоятельно менять электронные платы управления.

Единственно, что может пользователь отремонтировать своими силами – это провести тестирование и мелкий ремонт механической части исполнительных механизмов и датчиков.

Основные неисправности и их ремонт

Неисправности автоматики газовых котлов, которые наиболее часто встречаются на практике, составленные по отзывам пользователей и специалистов в области обслуживания и ремонта бытовых котлов.

Причины возникновения неисправности:

  1. Не зажигается факел на запальнике, засор жиклера либо газового фильтра, прочистить от грязи и продуть.
  2. Дефект газового клапана, если он на гарантии предпочтительнее поменять на новый в сервисном центре.
  3. Нет контакта кабеля с датчиком тяги, отключается кабель и прочищаются контакты.
  4. Не работает датчик тяги, при закороченных контактах и отключенном кабеле, факел не гаснет, требуется замена на новый.
  5. Термопара дает -ЭДС меньше 0,3 mV, требуется замена термопары.

Автоматизация котлов сегодня является не прихотью владельца, а требованием норм по безопасной эксплуатации таких агрегатов. Она достигается применением разнообразных средств управления и защиты: механические, гидравлические пневматические, электронные и компьютерные, которые часто сочетаются между собой в зависимости от уровня автоматики и ее стоимости.

Использование автоматических систем в работе котла повышает их безопасность и обеспечивает наиболее энергоэффективные режимы работы.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...
Лазерные станки