NOWE ROZWIĄZANIA w KOTŁOWNIACH GAZU - GAZOMET - GAZOMET

Przejdź do treści

Menu główne:

STACJE GAZOWE


KOTŁOWNIE  GAZOWE
 

Sterownik ThermoSmart G1

 
A.  Opis systemu
 
 
ThermoSmart G1, G2, G3, G4 jest to adaptacyjny system wydatkowania energii do zespołu podgrzewaczy gazu w różnorodnych konfiguracjach budowy kotłowni dla stacji gazowych. Głównym zadaniem systemu Thermosmart jest utrzymanie zadanej temperatury gazu po redukcji przy zastosowaniu kotłów pracujących w kaskadzie.

System ThermoSmart G1, G2, G3, G4 jest systemem dla kotłowni, a nie kotłownia dla systemu. System charakteryzuje się swoją elastycznością, oznacza to, że nie narzuca projektantowi rozwiązań technologicznych lecz jest dopasowany do zastosowanego przez projektanta rozwiązania układu kotłów, pomp i zaworów mieszających.

Wieloletnie doświadczenie w rozwijaniu systemu pozwoliło nam maksymalnie zoptymalizować sterownik i wykorzystać zdobytą wiedzę do najbardziej efektywnego wykorzystania dostępnych sterowników oraz pozwoliło nam, aby system ThermoSmart ewoluował do systemu G4.

Bez względu na zastosowany model sterownika (G1, G2, G3 czy G4) do budowy kotłowni, sposób sterownia kotłownią jest taki sam, a sterownik zostanie dostosowany do rozwiązań technicznych kotłowni.

System ThermoSmart  G1, G2, G3 można zastosować do każdej kotłowni. Ponadto system G3 w konfiguracji G3B można zastosować dla kotłów bezprądowych o instalacji grawitacyjnej umożliwiający dalszą pracę kotłowni bez zasilania w energię elektryczną.
Rozwiązanie takie, umożliwia dalszą pracę kotłowni bez ograniczeń w czasie, związanych z pracą akumulatorów i zasilacza UPS,  gdzie  czas pracy kotłowni będzie ograniczony  przez wielkość zabudowanych akumulatorów.  Po wyczerpaniu akumulatorów lub uszkodzeniu zasilacza UPS następuje zatrzymanie podgrzewu gazu i może to doprowadzić do oblodzenia ciągów redukcyjnych i zatrzymania dostaw gazu. System Thermosmart G3B gawrantuje pewność  dostaw gazu w przypadku zaniku zasilania.

System ThermoSmart G4, od pozostałych modeli odróżnia zabudowa sterownika w szafie SP, natomiast w kotłowni zabudowany jest jedynie moduł sterujący urządzeniami technologicznymi kotłowni tj. kotłami, pompami, zaworami mieszającymi i innymi. System ThermoSmart G4 na przykład w odmianie G4SiK oznacza, że sterownik składa się z modułu G4S który zbiera informacje ze stacji gazowej (np. otwarcie drzwi, zadziałanie zaworu szybkozamykającego, stany alarmowe urządzeń i wiele innych sygnalizacji i pomiarów) oraz steruje pracą kotłowni za pośrednictwem modułu sterującego G4K. W tym przypadku za pomocą jednego sterownika zabudowanego przez GAZOMET istnieje możliwość wykorzystania jednego sterownika na całej stacji gazowej, który kompleksowo obsłuży wszystkie urządzenia pracujące na stacji gazowej.
Dla systemów G3 i G4 zaimplementowano protokół komunikacyjny GazModem 2 oraz możliwość pełnej konfiguracji systemu z poziomu panelu operatorskiego np.: zmiany ilości pomp, ilości kotłów (rozbudowa kotłowni o dodatkowe kotły), sposobu regulacji  zastosowanych urządzeń bez zmiany sterownika.


Tak rozwijamy od 2009 r. System Thermosmart Gx



B.  Właściwości  systemu Thermosmart G1,  G2,  G3,  G4

System ThermoSmart G1 jest to podstawowy system który powstał w Gazomecie w 2009 roku. System ten pełni podstawowe funkcje sterowania pracą kotłowni.
Program systemu ThermoSmart G1 dostosowany do zabudowy zaworu trójdrogowego,   rozdzielającego tylko na powrocie.  Oznacza to, że temperatura gazu po redukcji ciśnienia jest utrzymywana za pomocą zmian wydajności pompy. System ThermoSmart G1 wyposażony został w protokół komunikacyjny ModBus RTU.

System ThermoSmart G2 jest to rozwinięcie systemu ThermoSmart G1 w którym rozbudowano oprogramowanie, umożliwiające pracę kotłowni z zaworem  trójdrogowym na zasilaniu lub powrocie.

System ThermoSmart G3 jest to dalsze rozwinięcie systemu Thermosmart G1 i G2 umożliwiające pracę kotłowni z zaworem obejściowym pompy  (możliwość pracy grawitacyjnej).  Ponadto do systemu zostało zaimplementowane oprogramowanie pozwalające na łatwą i szybką konfigurację systemu z poziomu panelu operatorskiego (dostępne tylko dla serwisu Gazomet). System ThermoSmart G3 został dodatkowo wyposażony w protokół komunikacyjny GazModem 2.
System ThermoSmart G3B jest to system umożliwiający pracę kotłowni z kotłami bezprądowymi – brak akumulatorów i zasilacza UPS – w przypadku zaniku energii elektrycznej kotły przełączane są automatycznie do pracy konwencjonalnej. Zatrzymywana jest pompa oraz otwierany jest zawór na obejściu pompy.

System ThermoSmart G4SiK jest to sterownik przeznaczony do pełnego sterowania stacją gazową oraz kotłownią (w tym również kotłownią z kotłami bezprądowymi).  System ten charakteryzuje się tym, że sterownik wraz z panelem operatorskim jest zabudowany w szafie w pomieszczeniu AKPiA (istnieje również możliwość wyniesienia panelu operatorskiego do innych pomieszczeń). Sterownik ten w pełni realizuje prace sterowania kotłownią, dodatkowo przetwarza szereg sygnałów ze stacji gazowej (sygnalizacja drzwi, zasilania, ciśnień i innych niezbędnych do porwanej pracy stacji). Sterowanie kotłownią odbywa się poprzez specjalny moduł zabudowany w kotłowni (szafa z zabezpieczeniami prądowymi, przekaźnikami oraz układem przełączników). System ThermoSmart G4SiK może pracować z kotłowniami prądowymi wyposażonymi w akumulatory oraz kotłowniami bezprądowymi.

C.  Opis techniczny, działanie  systemu

Działanie układu we wszystkich konfiguracjach G1, G2, G3 i G4 opiera się na sterowniku ThermoSmart (sterownik PLC VIPA ), w którym zaimplementowano odpowiedni regulator PID/K.  Przy jego pomocy wyliczane są odpowiednie parametry pracy kotłowni. Każdy kocioł znajdujący się w kotłowni posiada własny dla danego typu kotła indywidualny kontroler - regulator (zaimplementowany w sterowniku ThermoSmart). Odpowiednie wartości do obliczeń pobierane są z czujników umieszczonych w punktach pomiarowych stacji i kotłowni. Algorytm automatycznie dobiera pozostałe parametry w taki sposób, aby utrzymać na zadanym poziomie temperaturę gazu po redukcji. Utrzymanie temperatury gazu po redukcji odbywa się poprzez odpowiednie sterowanie temperaturą czynnika grzewczego doprowadzanego do podgrzewaczy. Regulacja temperatury gazu po redukcji może odbywać się w zależności od zapotrzebowania klienta oraz sposobu zaprojektowanego przez projektanta np. za pośrednictwem wydajności pompy i zaworu rozdzielającego lub stopnia otwarcia zaworu mieszającego oraz dla grawitacji temperaturą kotłów.
Czynnik grzewczy na wymaganym poziomie temperatury  przekazywany jest do zespołu podgrzewaczy gazu, natomiast sterownik ciągle monitoruje temperaturę gazu po redukcji oraz temperaturę czynnika grzewczego w różnych punktach układu.

System ThermoSmart G1, G2, G3 i G4 wyposażony jest w szafę sterowniczą, na elewacji której znajdują się odpowiednie przyciski i/lub przełączniki oraz panel operatorski. Przełączniki i/lub przyciski służą do ręcznego ustawienia stanu urządzeń wykonawczych niezależnie od systemu sterownika ThermoSmart. W przypadku ręcznego włączenia danego urządzenia sterownik przestanie kontrolować jego pracę, a urządzenie zacznie działać zgodnie z ustawieniami fabrycznymi. Panel operatorski natomiast pozwala na lokalne sterowanie pracą kotłowni poprzez zadawanie odpowiednich parametrów. Pełni także funkcję diagnostyczną urządzeń kotłowni oraz informuje użytkownika o wszystkich ważnych parametrach układu technologicznego kotłowni.
System ThermoSmart G4 wyposażony jest w sterownik G4S zabudowany w szafie SP, natomiast moduł wykonawczy G4K w kotłowni na elewacji którego znajdują się odpowiednie przyciski i/lub przełączniki. Przełączniki i/lub przyciski służą do ręcznego ustawienia stanu urządzeń wykonawczych niezależnie od systemu sterownika ThermoSmart G4S.
Sterownik ThermoSmart oprócz zadania wszelkich parametrów w sposób lokalny (z panelu operatorskiego), posiada możliwość zdalnej konfiguracji parametrów poprzez komunikację z nadrzędnymi systemami sterowania (np. SCADA) poprzez protokół komunikacyjny MODBUS RTU zaimplementowany w warstwie sprzętowej RS485.
Dodatkowo dla modeli G3 i G4 w przypadku sterownika VIPA został zaimplementowany protokół komunikacji GazModem 2.


D.  Funkcjonowanie systemu Theromosmart

Działanie systemu ThermoSmart opiera się na takim sterowaniu kaskadą kotłów, aby utrzymać pożądaną temperaturę gazu po redukcji na zadanym poziomie. Na podstawie parametrów takich jak:
•         Temperatura gazu po redukcji - zmierzona;
•         Temperatura gazu po redukcji - zadana
•         Temperatura czynnika grzewczego na wyjściu z kaskady;
•         Temperatura gazu na wejściu do kaskady;
•         Ciśnienie czynnika grzewczego;
•         Ciśnienie gazu w kotłowni;

Sterownik ThermoSmart oblicza temperaturę dla czynnika grzewczego na wyjściu z kaskady kotów i dostosowuje się w sposób dynamiczny do aktualnych warunków panujących na stacji. Za utrzymanie pożądanej temperatury gazu po redukcji może odpowiadać:
•         Sterowanie wydajnością pompy lub pomp;
•         Sterowanie stanem otwarcia zaworu mieszającego.

Kotły pracujące w kaskadzie pracują z określonym priorytetem tzn. że w każdym układzie znajduje się jeden kocioł nadrzędny (typu master), pozostałe kotły służą do wspomagania pracy kotła nadrzędnego i zostają załączone do pracy w przypadku dużego zapotrzebowania w energię cieplną całego układu. Priorytety kotłów, zmiana kotła priorytetowego jest możliwa za pomocą panelu operatorskiego oraz zdalnie z systemu SCADA. Dodatkowo użytkownik może podać ilość dni (zarówno zdalnie jak i lokalnie) po jakich funkcję kotła master przejmie kocioł o kolejnym priorytecie.

W przypadku zastosowania kilku pomp w układzie kotłowni, również nadawane są odpowiednie priorytety oraz istnieje możliwość zadania ilości dni pracy urządzeń.
Zastosowanie takich rozwiązań pozwala na wydłużenie bezawaryjnej i bezproblemowej pracy urządzeń.
Wszystkie urządzenia zastosowane w kotłowni powinny posiadać możliwość wystawienia odpowiednich informacji o swoim stanie (praca, uszkodzenie, wyłączenie itp.). W takim przypadku wszystkie stosowne informacje są wyświetlane na panelu operatorskim oraz mogą być wysłane do systemu SCADA.

W systemie ThermoSmart istnieje możliwość zaimplementowania automatycznego lub ręcznego (poprzez odpowiedni przełącznik znajdujący się na elewacji szafy sterowniczej) podnoszenia ciśnienia czynnika grzewczego za pomocą elektrycznej pompy w układzie grzewczym kotłowni. Informacja o aktualnym ciśnieniu czynnika grzewczego jest zbierana w każdym systemie ThermoSmart i służy do ograniczenia pracy kotłowni w przypadku przekroczenia skrajnych wartości. Ma to na calu zwiększenie bezpieczeństwa pracy ludzi i urządzeń znajdujących się w kotłowni.

System ThermoSmart może zostać wyposażony w awaryjne zasilanie buforowe składające się z zasilacza UPS oraz baterii akumulatorów. Moc oraz długość podtrzymania pracy urządzeń na zasilaniu awaryjnym dobierana jest indywidualnie do potrzeb klienta oraz mocy urządzeń pracujących na kotłowni. Dokładne informacje techniczne w przypadku zastosowania awaryjnego zasilania zamieszczane są zawsze w szczegółowej instrukcji obsługi systemu TheroSmart przygotowywanej indywidualnie do każdego obiektu.

System ThermoSmart G3B oraz G4 z modułem dla kotłów bezprądowych umożliwia sterownie kotłami bez zasilania kotłów w energię elektryczną oraz sygnalizację podstawowych parametrów kotłów bezprądowych.
•    Kontrola i sygnalizacja w SCADA
    • prawidłowej pracy świeczki kotła, w przypadku zdmuchnięcia ponowne odpalenie i utrzymanie kotła w gotowości do pracy;
    • prawidłowej pracy palnika głównego kotła;
•    W przypadku awarii kotła wiodącego, sygnalizacja awarii oraz przełączenie kotła wiodącego na kocioł sąsiedni sprawny.
•    Możliwość rozbudowy systemu o sygnalizacje stanów pracy urządzeń uzgadniany indywidualnie.

W przypadku zaniku napięcia zasilania jest możliwe ustawienie kotłowni w trybie pracy bezprądowej za pośrednictwem:
• Otwarcia zaworów odcinających kotły
• Praca kotła w układzie grawitacyjnym bez zasilania
• Ustawienie zaworu trójdrogowego w pozycji 100 % otwarcia
• Otwarcie zaworu obejściowego pompy umożliwiającego pracę grawitacyjną
• Wyłączenie sterownika ThermoSmart Utrzymanie temperatury gazu na poziomie wymuszonym ustawionymi parametrami ręcznych termostatów kotłów
• Praca kotłowni odbywa się bez ograniczeń w czasie

E.  Korzyści ze stosowania systemu Thermosmart

Oszczędności jakie niesie ze sobą zastosowanie systemu ThermoSmart polegają głównie na zmniejszeniu zużycia gazu na potrzeby własne kotłowni. Zastosowanie kotłów pracujących w kaskadzie pozwala na zmniejszenie mocy poszczególnych urządzeń grzewczych. Kotły pracujące w kaskadzie w trybie priorytetowym sprawiają, że przy danych warunkach panujących na stacji pracuje minimalna ilość kotłów jaka jest potrzeba do utrzymania zadanej temperatury gazu po redukcji. Praca priorytetowa urządzeń sprawia że wydłuża się czas bezawaryjnej pracy tych urządzeń w porównaniu do pracy w standardowy sposób.
Przy projektowaniu systemu ThermoSmart zadbano również o bezpieczeństwo zarówno urządzeń jak i ludzi przebywających w kontenerze kotłowni. Bezpieczeństwo wynika z monitorowania w czasie rzeczywistym ciśnienia gazu oraz ciśnienia czynnika grzewczego w układzie kotłowni. W przypadku przekroczenia wartości krytycznych praca kotłowni zostaje automatycznie ograniczona moc umożliwiająca obniżenie ciśnienia oraz pojawiają się stosowne komunikaty na panelu operatorski i zostają one wysłane do nadrzędnego systemu sterowania. Dodatkowo w czasie rzeczywistym monitorowana jest sprawność wszystkich urządzeń znajdujących się w układzie technologicznym kotłowni (kotły, pompy itp.) i w razie wystąpienia awarii na panelu operatorskim pojawiają się stosowne komunikaty, oraz informacja ta zostaje wysłana do nadrzędnego systemu sterowania.
Ponadto dzięki zastosowaniu zasilania awaryjnego system jest w stanie przepracować określoną długość czasu w przypadku zaniku napięcia zasilającego stację.
Natomiast w przypadku zastosowania kotłów bezprądowych obniża się koszt wykonania instalacji utrzymującej kotłownię w gotowości pracy o wartość UPS-a oraz odpowiedniej ilości akumulatorów np. 12 szt 65Ah.


 
Wróć do spisu treści | Wróć do menu głównego