Система управления электрическим котлом

Система управления электрическим котлом электродного типа КЭВ 2500/6

Принцип работы электрических котлов электродного типа основан на использовании непосредственного нагрева теплоносителя за счет его ионизации. Сущность процесса ионизации заключается в распаде молекул на заряженные частицы – ионы и направленному их движению к электродам соответствующего заряда. Частота электрического тока, как известно, равна 50 Гц. Следовательно, число циклов изменения полюсов электродов составляет 50 раз в секунду. Колебания ионов сопровождается выделением тепловой энергии, которая и поглощается теплоносителем. Использование принципа ионизации позволяет экономить электрическим котлам от 30 до 40% электроэнергии в сравнении с традиционными электрическими отопительными агрегатами.

Электрические котлы электродного типа нечувствительны к перепадам напряжения в электросети, имеют высокий до 96% КПД, не перегорают при отсутствии воды в отопительной системе, надежны и долговечны.

К недостаткам электрических котлов электродного типа относятся:

• невозможность подключения к электрической сети через устройство защитного отключения;
• в качестве теплоносителя применяются строго обозначенные производителем жидкости;
• процесс включения и выключения котлов электродного типа больших мощностей сопровождается перепадами напряжения в электрической сети.

Для исключения последнего используется трехфазные тиристорные высоковольтные регуляторы напряжения (ТРН) с квазичастотным режимом управления (или с импульсно-фазовым управлением) переменного тока 3, 6, 10 кВ мощностью от 250 кВт до 12,5 МВт

ТРН обеспечивает плавное регулирование напряжения питания в требуемом диапазоне.

Техническое описание ТРН.

ТРН – это регулятор напряжения, построенный на встречно-параллельно соединенных составных тиристорных ключах, оснащенный микропроцессорной системой управления на современной элементной базе, с пультами местного и дистанционного управления и интерфейсом RS-485 c протоколом обмена MODBUS.

ТРН обеспечивает выполнение следующих операций пуска:

• формирование плавного повышения или понижения напряжениядо необходимого уровня;
• автоматический перевод нагрузки на сеть в анормальных режимах;
• отключение и возврат в режим готовности к следующему включению при ступенчатом регулировании;
• диагностику состояния оборудования.

ТРН содержит следующие виды защит:

• от пробоя тиристоров;
• от потери фазы или одноволнового режима;
• от неисправности источников питания собственных нужд;
• от режима затянувшегося по времени пуска;
• от недопустимой перегрузки и коротких замыканий.

ТРН оснащен сигнализацией:

• о наличии или отсутствии напряжения.
• о не закрытии дверей шкафа;
• о готовности к работе.

С помощью клавиатуры пульта управления:

• выполняется установка параметров режима пуска и останова;
• контролируются введенные параметры и выводятся сигналы процесса пуска, причины нарушения работы

ТРН. Работа ТРН:

Программное обеспечение микропроцессорной системы управления реализует два способа работы:

• с импульсно-фазовым управлением регулятора напряжения;
• квазичастотное регулирование.

Таблица. Основные технические характеристики ТРН (высота изделий приведена с учетом опорного пояса и вентиляторов).

Условия эксплуатации

ТРН должно эксплуатироваться в отапливаемом электротехническом помещении, обеспечивающем следующие требования (климатическое исполнение и категория размещения УХЛ4 по ГОСТ 15150-69):

• Температура окружающей среды +1 - +40оС.
• Относительная влажность воздуха 80% при 20ºС.
• Содержание пыли в воздухе не более 0,5 мг/м3.
• Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая агрессивные пары и газы в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию.

Рабочее положение шкафа ТРН вертикальное, с отклонением не более 5º. Группа условий эксплуатации в части воздействий механических факторов внешней среды – М2 по ГОСТ 17516.1-90. Место установки шкафа ТРН должно обеспечивать двухстороннее обслуживание. Напряжение силовой сети 3, 6, 10 кВ, 50 Гц. Показатели качества электроэнергии по ГОСТ 13109-97. Оперативное напряжение для нужд ТРН от 3-х фазной сети 380 В ± 10%, 50 Гц.

Оперативное напряжение должно быть синфазным с напряжением силовых цепей или сдвинуто по отношению к нему на угол 30º

Система управления ШУП имеет структуру, представленную на рис. 1.

 

Рисунок. 1. Система управления ШУП.

где:
ШУП – панель управления микропроцессорная;
ТРН – тиристорный высоковольтный регулятор напряжения;
Э – электроды котла КЭВ;
ТН – теплоноситель;
ПН – питательный насос
ПЧ-М – преобразователь частоты с электродвигателем;
ДУ (L1, L2, L3) – устройству измерения уровня теплоносителя;
T1 – температура обратки «вход в котел»;
Т2 – температура подачи «выход из котла»;
Т3 – температура окружающей среды.

Таким образом, система управления регулирует мощность котла в пределах 30 – 100% и поддерживает постоянство температуры. Технологический параметр регулируется по одному из контуров:

• T1 – температуре обратки;
• Т2 – температуре подачи;
• Т3 – температуре окружающей среды.

Кроме того, система контролирует уровень теплоносителя в котле, управляет питательным насосом, осуществляет технологические защиты.

На рисунке 2 представлена силовая схема станции управления.

Рисунок 2. Силовая схема установки.