افزايش راندمان بويلرهای صنعتی از طريق کنترل هوشمند
شركت پایش انرژی با توجه به تجربه گرانبهاي پروژه هاي اجرا شده و نصب سيستم PLC در بويلرهاي پالايشگاه شيراز و نيروگاه مشهد (طرح پايلوت افزايش راندمان بويلرهاي صنعتي انجام شده تحت حمايت شركت بهينه سازي مصرف سوخت/ شركت ملي نفت ايران)، همچنين تغيير فلسفه سيستم كنترل احتراقي و بلودان و افزودن آنالايزر گازهاي احتراقي به مجموعه و نتايج مثبت آن در بهينه سازي مصرف انرژي، آمادگي کامل خود را جهت طراحي، تامين ابزار دقيق، نصب، راه اندازي و آموزش سيستم کنترل اتوماتيک ديجيتال به کلیه واحدهای صنعتی، نیروگاهی و پالایشگاهی اعلام مي دارد. نصب سیستم کنترل احتراق بویلر در بويلر نيروگاه مشهد (260 تن بر ساعت) و بويلر پالايشگاه شيراز (40 تن بر ساعت) منجر به افزايش راندماني به ميزان 4/0 و 63/1 درصد شده كه صرفه‌جويي سالانه معادل 8 و3/2 ميليون نرمال متر مكعب گاز طبيعي را به همراه داشته است. همچنين نصب سيستم كنترل اتوماتيك آب دورريز در پالايشگاه شيراز، كاهش 22 درصدي در ميزان دورريز آب را به همراه داشته است.
مزاياي اجراي اين طرح شامل موارد زير است:
- افزايش راندمان بويلر و كاهش قابل توجه در مصرف سوخت و آب مصرفي
- حفظ راندمان بويلر در بالاترين مقدار در تمامي شرايط كاركردي و آب و هوايي
- كاهش هزينه هاي جاري خصوصا در بخش قطعات يدكي سيستم هاي نيوماتيك قديمي
- افزايش اطمينان پذيري كاركرد بويلر و تثبيت فشار بخار جهت استفاده در واحدهاي پايين دستي
- تسهيل بهره برداري و افزايش كيفيت كنترل سيستم توسط بهره بردار
- مانيتورينگ شرايط و قابليت كامل در ثبت داده ها، محاسبه آنلاين راندمان و بهينه سازي ناشي از آن
- بهبود كيفيت كاركرد و كاهش استهلاك تجهيزات
معرفي سيستم‌هاي كنترل بويلر و سيستم هاي كنترل بهينه احتراق و آب زيركش
در اين سيستمها شير سوخت و دمپر هوا توسط فرماني از كنترلكنندههاي فلوي مربوط به خودشان كنترل ميشوند. سيگنال اصلي از فشارسنج خط تغذيه بخار به كنترل كننده فشار وارد مي‌شود. فرمان هاي صادره از اين كنترلكننده به دو كنترلكننده دبي ارسال ميشوند كه وظيفه آنها كنترل شير سوخت و دمپر هوا ميباشد.
همانگونه که ذکر شد، کاهش هوای احتراقی می تواند منجر به تولید مونواکسید کربن در بویلر شود و از این رو در سیستم های فاقد آنالایزر مونواکسید کربن همواره نقطه تنظیم اکسیژن اضافه در دودكش، باید در یک حاشیه امن در نظر گرفته شود. بنابراین با نصب یک آنالایزر جهت سنجش مونواکسید کربن، سیستم کنترل می تواند میزان اکسیژن را به راحتی و تا حد ممکن و با درصد اطمينان بسيار بالايي کاهش دهد.
دانستن مقدار اكسيژن در دودكش سبب كنترل بهتر احتراق مي‌شود. اضافه نمودن يك ماژول تنظيم مقدار اكسيژن سبب كنترل بهتر و نرم‌تر هواي اضافي مي‌شود. همچنين سبب بازگشت سريع‌تر سيستم به نقطه تنظيم در صورت وارد شدن هر نوع اغتشاشي به آن مي‌شود. كاهش مونواكسيدكربن خروجي نيز از ديگر مزاياي اين بخش از سيستم های كنترلي است كه دارای این استراتژی مي باشند.
کنترل ماژولار سبب افزایش بهره‌برداری از بویلر می‌شود، بدین صورت که به کمک مانیتورینگ بخار خط تغذیه، سیگنالی بطور مداوم جهت تعیین دقیق مقدار سوخت ورودی تولید می‌شود. بدین صورت کاهش در مقدار فشار بخار سبب افزایش نرخ شعله وری مشعل می شود. بهره‌گیری از کنترل ماژولار در سیستم کنترل احتراق سبب همگرایی مداوم نرخ سوخت و هوا نسبت به مقدار تقاضا، کاهش تلرانس در مقدار فشار بخار یا دمای آبگرم خط خروجی و افزایش راندمان بویلر می شود.
استراتژي كنترل تاخيراندازي احتراق اين اطمينان را به وجود مي‌آورد كه هرگز نسبت هوا به سوخت خطرناك در سيستم به وجود نخواهد آمد. اين بخش از سيستم هميشه سبب افزايش جريان هوا پيش از افزايش جريان سوخت در شرايط افزايش بار بويلر و همچنين كاهش جريان سوخت قبل از كاهش جريان هوا در شرايط کاهش بار بويلر خواهد شد. نمودار شكل 4 اين موضوع را به خوبي نشان مي‌دهد.
در عمل بويلرها سوخت و هوا را حتي در بهترين شرايط عملياتي به خوبي مخلوط نمي‌كنند. شكل 3 نشان مي‌دهد كه نگه‌داشتن هواي اضافي در يك بازه مشخص سبب اطمينان از احتراق كامل و كاهش تلفات حرارتي مي‌شود.
كنترل تخليه آب زيركش ديگ بخار توسط سيستم كنترل اتوماتيك حلقه بسته:
اين نوع سيستم در ابتدا ميزان هدايت الكتريكي آب را اندازهگيري كرده، سپس مقدار آن را با Set Point سيستم مقايسه ميكند. در صورتيكه ميزان TDS آب از مقدار Set Point بيشتر باشد سيستم كنترلر با ارسال فرماني شير كنترل آب زيركش را باز ميكند. شكل 7 نماي شماتيکي از اين سيستم كنترلي را نمايش مي‌دهد.امروزه در عمل، از هر دو روش تخليه تناوبي و پيوسته در كنار هم استفاده مي شود. روش اول جهت برداشت رسوبات و ذرات معلق كه ته نشين شده اند و روش دوم براي كنترل TDS استفاده مي شود. لازم به ذكر است كه تخليه تناوبي بايد در زمانهايي كه بار ديگ بخار كم است انجام گيرد و در اين مورد نبايد غفلت شود زيرا اگر كيفيت آب، نامرغوب باشد (TDS آن زياد باشد) رسوبات در قسمت تحتاني ديگ جمع شده تا حدي كه انتقال حرارت كند مي شود.
مزاياي استفاده از سيستم كنترل اتوماتيك TDS عبارتند از:
- كاهش خطاي نيروي انساني
- كنترل دقيق تر بر اساس ميزان TDS (يا Conductivity) مورد نظر
- كاهش هدررفت آب و اتلاف انرژي حرارتي
- امكان اتصال به سيستم بازيافت حرارتي از آب زيركش(در صورت نصب)
برنامه نويسي و طراحي رابط كاربري (HMI):
پروژه اتوماسيون خط توليد چهارم خوراك دام پارس
اين پروژه خط توليد خوراك دام با ماشين آلات بولر سوئيس بوده كه شامل ماشين آسياب و ميكسر و پلت و كولر و كرامبلر مي باشد كه شركت خوراك دام پارس فقط ماشين آلات را بدون سيستم كنترل خريداري كرده بود تمام الواتورها و كانوايرها و دريچه ها و شيرهاي دو وضيعتي از ايران تهيه شده بود ، در اين پروژهبراي سيستم كنترل از PLC S7-412 با شبكه پروفي باس استفاده شده و مانيتورينگ آن با استفاده نرم افزار WinCC زيمنس بوده است ،تعداد ورودي و خروجي اين پروژه بالاي 2000 تا مي باشد.
پروژه كنترل از راه دور پست 20/132 كيلو ولت سنگرد
اين پست در 70 كيلومتري سبزوار واقع گرديده است و براي تغذيه چاه هاي آب كشاوورزي احداث شده است اين پست توزيع توسط برق منطقه اي خراسان بصورتUnmanned تعريف شده بود ، يعني كنترل و مانيتورينگ اين پست توزيع بايد از فاصله 70 كيلومتري از پست سنگرد يعني از شهر سبزوار انجام شود . در اين پروژهاز RTU560 ABB به همراه نرم افزار HMI آن استفاده گرديده است ، ارتباط مخابراني بين پست سنگرد و سبزوار بصورت اترنت با فيبر نوري انجام شده است. تمام عمليات كنترل و مانيتورينگ اين پست از پست 400 كيلو ولت سربداران سبزوار انجام مي شود . تمام آلارمها و Event هاي پست و حتي دوربين هاي مدار بسته در كامپيوتر پروژه در دسترس مي باشد.
