![]()
|
![]() |
Badania Naukowa\ Inteligentna kotłownia
Inteligentna kotłowniaCzasy, w których kotłownię parową postrzegano jako system pieców węglowych obsługiwanych i nadzorowanych przez 24 godziny na dobę, powoli odchodzą do historii. W dzisiejszych czasach era "inteligentnych budynków" i wszechobecnej konkurencji,która wymusza na inwestorach optymalizację kosztów, przed kotłownią stawia sięsurowe wymagania dotyczące pewności dostaw mediów, kosztów produkcji, bezpieczeństwa. W przyszłości prawdopodobnie kotłownie sterowane będą sztuczną inteligencją, która zbiera informacje, analizuje je i dostarcza ciepła według zapotrzebowania, ograniczając koszta jego otrzymania. Już dziś natomiast możemy obejrzeć kotłownię w Polsce sterowaną przez Internet, w której wykorzystano najnowsze osiągnięcia z dziedziny automatyki. ![]() Kotłownia, o której tu mowa, została wybudowana przez firmę Biuro Usług Technicznych Ciepłownictwa BITERMO ze Szczecina dla jednego z producentów branży spożywczej na terenie Województwa Zachodniopomorskiego. Prace nad koncepcją kotłowni trwały blisko dwa lata, jednak efekt końcowy właściwie zaprzecza stwierdzeniom o stagnacji rynku ciepłowniczego. Uzyskano rozwiązanie, w ramach którego proces wytworzenia pary wodnej jest w pełni automatyczny. Kotłownia została oparta na dwóch kotłach parowych firmy Viessmann, typ Vitomax 200HS, wyposażonych w palniki olejowo-gazowe firmy Weishaupt, typu RGL 30, o łącznej mocy 1,5 MW. W kotłowni zainstalowano najnowszy układ zabezpieczeń pracy kotłów parowych firmy Gestra, SPECTOR-BUS.Urządzenia te pracują w systemie ciągłego samomonitorowania i okresowego autotestu, dzięki czemu możliwe jest natychmiastowe wykrycie nieprawidłowości działania. Poszczególne elementy tegoukładu połączone są za pomocą sieci CAN i wymieniają dane przy pomocy protokołu CANOpen, przez co można ich odczyty zintegrowaź z systemem wizualizacji bez ponoszenia dodatkowych kosztów. System taki istnieje tylko w kilku obiektach w Polsce. ![]() Układ sterowania kotłownią został opracowany w Politechnice Szczecińskiej. Centralnym elementem sterującym mocą palników oraz pracą kotłowni jest modułowy sterownik programowalny A1SH firmy Mitsubishi połączony z ciekłokrystalicznym panelem wizualizacyjnym E900VT. Stworzyło to platformę, na której można wykonać dowolne, żądane przez inwestora, sterowanie elementami kotłowni w czasie. Proces sterowania kotłownią stał się "elastyczny", umożliwiając w przyszłości podłączenie do wszelkiego rodzaju system ów nadrzędnych, np. system zarządzania całą produkcją. Dzięki zastosowaniu tych jednostek możliwe było zaimplementowanie w procesie sterowania kotłownią szeregu funkcji podwyższających jakość, bezpieczeństwo i funkcjonalność sterowania kotłownią. Do najważniejszych funkcji należą m.in.: Praca kotłów w kaskadzie - dzięki odpowiedniemu algorytmowi zadawania ciśnienia dla poszczególnych kotłów uzyskuje się optymalizację utrzymywanego ciśnienia, co daje znaczną redukcję kosztów pracy kotłowni. Ponadto uzyskiwana jest pełna redundancja pracy kotłów, przez co awarie poszczególnych jednostek nie są tak uciążliwe i nie wpływają na spadek ciśnienia w sieci. Dzięki wizualizacji wykonanej na panelu graficznym sterowanie całym procesem i zadawanie wartości jest elementem, który nie sprawia obsłudze kotłowni żadnych problemów. Ciągła regulacja poziomu wody w kotłach parowych - jest to element istotny dla ciągłości pracy kotłowni, szczególnie przy małej pojemności wodnej kotła parowego. Zastosowanie odpowiedniego algorytmu pozwoliło na wyeliminowanie awarii maksymalnego i minimalnego poziomu nie tylko podczas normalnej pracy, ale przede wszystkim podczas rozruchów kotłów. Silniki pomp dozujących wodę do kotłów zasilane są z przemienników częstotliwości, dzięki czemu osiągnięto płynną regulację wydajności pomp, oszczędzając w ten sposób energię elektryczną oraz zużycie mechaniczne podzespołów. Należy zauważyć również, iż falownik jako element wykonawczy układu sterowania jest dużo "szybszy" niż stosowane dotychczas w większości zawory regulacyjne. Bezproblemowa staje się również sprawa obróbki sygnałów pomiarów, a przede wszystkim ich dowolna filtracja przez zastosowanie odpowiedniego modułu zwanego IDR. Umożliwia on tworzenie dowolnej aplikacji, która jest przetwarzana i ładowana do pamięci sterownika i wywoływana w pętli co 20 ms. Wszystko to sprawia, że regulacja poziomu wody pracuje bezawaryjnie, co minimalizuje ilość ponownych rozruchów kotłowni. Zastosowanie modułu IDR pozwoli na realizację badań, procesów przebiegających na tym obiekcie, a mianowicie zostanie testowany układ regulacji poziomu wody sterowany zaawansowanymi regulatorami: FUZZY LOGIC opartych na logice rozmytej. MFC - zmodyfikowany układ oparty na dwóch regulatorach PID. Planowane są także skomplikowane badania optymalizacji spalania poprzez zbliżanie się do tzw. "krzywej spalania", co pozwoli na obniżenie kosztów. Przełączanie gaz-olej - przeważnie przynajmniej raz w roku fabryki borykają się z problemem zakontraktowania odpowiedniej ilości gazu ziemnego. Jeśli planowanailość okaże się zbyt duża w stosunku do faktycznego zapotrzebowania, przedsiębiorstwo niezależnie od tego zapłaci za to, czego nie będzie w stanie skonsumować. Jeżeli zaś zamówienie będzie niższe niż wykorzystanie w kolejnych miesiącach roku, kary za przekroczenie poboru spowodują wzrost kosztów. Algorytm przełączania kotłowi z gazu na olej pozwala na zamówienie racjonalnej ilości gazu ziemnego. Ciągła kontrola ilości zużytego gazu wychwyci moment zbliżania się do wartości krytycznej, co spowoduje przełączenie w zadanej sekwencji poszczególnych palnik ów kotłów na pracę na olej, a po zażegnaniu niebezpieczeństwa przekroczenia szczytu godzinowego ponowny powrót palników do pracy na gaz. Nie trzeba oczywiście wspominać, iż proces ten zachodzi w pełni automatycznie. Przebieg wszystkich faz procesu widoczny jest na jednej z plansz wizualizacji, dzięki czemu osoba odpowiedzialna w przedsiębiorstwie może zaobserwować i z wyprzedzeniem dostosować produkcję tak, aby pobór gazu był jak najmniejszy. Internet - dzięki wykorzystaniu panelu wizualizacyjnego z kartą sieciową możliwy stał się pełny dostęp do danych pracy kotłowni i sterowania przez Internet. W każdym momencie, z dowolnego miejsca na świecie można sterować pracą kotłów, zadając wartość ciśnienia, przeglądać trendy itp. Ponadto wszelkie parametry pracy kotłowni wysyłane są w postaci raportów na pocztę e-mailową, dzięki czemu możliwe jest tworzenie baz danych na dowolnych serwerach wskazanych przez inwestora. Pomiary automatycznie mogą być eksportowane do plików obsługiwanych przez program Excel, co daje możliwość tworzenia raportów z pracy kotłowni. O wystąpieniu jakiejkolwiek awarii na kotłowni obsługa informowana jest poprzez wysłane SMS-y na telefony komórkowe. Pracownicy nie są już związani koniecznością ciągłego nadzorowania pracy kotłowni, przez co swobodnie mogą się poruszać po terenie zakładu, wykonując inne powierzone im obowiązki. Innym bardzo ważnym aspektem tego rozwiązania jest możliwość szybkiej reakcji podczas awarii. Firma serwisująca posiada pełny dostęp internetowy do sterownika, przechodząc oczywiście wszelkie zabezpieczenia. Fabryka znajduje się na obrzeżach miasta i czas reakcji firmy obsługującej to przynajmniej 40 min. W tym przypadku panel ze sterownikiem daje możliwość usunięcia większości awarii chociażby z domu czy z biura. Dla Inwestora jest to bardzo przydatne przede wszystkim ze względów finansowych. Na prośbę Inwestora do wizualizacji dołączono sterowanie oraz podgląd kotłowni wodnej niskotemperaturowej o mocy 225 kW. Spowodowało to, iż ca- łą dostawę ciepła mamy zintegrowaną w jednym miejscu, a tym samym istnieje możliwość sterowania i monitorowania tych urządzeń z każdego miejsca na świecie. Ciągła
kontrola najważniejszych pomiarów w kotłowni i na węzłach,
umożliwiająca tworzenie bilansów - w kotłowni zostało zainstalowane pełne opomiarowanie węzła cieplnego
oraz dodatkowo licznik przepływu pary wodnej. Pozwala to na bardziej
ekonomiczne zarządzanie pracą kotłów. Kontrolowanie i
rozkładanie w czasie maksymalnych poborów pary wodnej
umożliwia
uzyskanie znacznej oszczędności kosztów, chociażby z tytułu
obniżenia poziomu gazu zamówionego. Aby obiekt był w pełni
automatyczny, do pomiaru poziomu oleju zastosowano urządzenie firmy
Endress+Hauser, dzięki któremu mamy wiedzę o aktualnym
stanie
ilości oleju przedstawionej w procentach, kg, wysokości czy objętości.
Oprócz zabezpieczeń minimalnego oraz maksymalnego poziomu
zbiornika oleju zainstalowano ciągłą kontrolę szczelności. Wszystkie
urządzenia spełniają normy EX. Wszystkie te elementy powodują, że ta
właśnie kotłownia swoimi rozwiązaniami w niektórych
aspektach
przewyższa rozwiązania oferowane przez innych producentów.
Zastosowanie takich rozwiązań podniosło oczywiście koszty inwestycji,
jednak do- świadczenie i szersze spojrzenie inwestora dowiodło, iż
dodatkowe nakłady bardzo szybko się zwróciły. Można chyba
stwierdzić, że kotłownia parowa i wodna w tej firmie branży spożywczej
wytycza nowe kierunki i lansuje nowe rozwiązania. Cieszy więc fakt, iż
zbudowana została w Polsce przez polskich inżynierów.O firmie | Referencje | Współpraca | Automatyka | Badania Naukowe | Praca w Bitermo | Kontakt BITERMO © 2008 e-mail:olena.naumenko@bitermo.com.plstrony internetowe Buzzi Studio |