Raport experti    

Dipl.-Wirtschaftsing. (FH),  Dipl.-Informationswirt (FH) Markus Tuffner, Bosch Industriekessel GmbH     

Tehnologie de reglaj si control pentru viitor a sistemelor de cazane 

Bosch Industriekessel GmbH a fost primul producator de cazane care a utilizat sistemele de control pe baza de controler programabil logic (PLC) pentru cazanele ignitubulare in anul 2001. Conceptul a avut un succes masiv pe piata si de atunci a devenit echipament standard.

Sistemele de control sunt in continua dezvoltare. Datorita afisajului grafic tactil, operat in mod intuitiv, in conjunctie cu controlerele programabile logice, se atinge cel mai inalt nivel de conectivitate si transparenta a datelor de operare.

              Teleservice  Sistem control proces

    

 Control cazan BCO  BCO 

Control sistem SCO 

  

 Fig. 1: Generatia a doua de Control cazan, Control sistem BCO/ 

Cazan abur UNIVERSAL UL-S 

WA Analizor apa 

WTM Modul tratare apa 

WSM Modul servicii apa 

CSM Modul servicii condensat 

SCO, s is tem  modular  control pe baza de PLC

2 | Tehnologie de reglaj si control a sistemelor de cazane                   

Fig. 2: Afisaj tactil Dispozitiv control cazan   BCO pentru un  cazan de abur cu economizor.   

Istoria dezvoltarii 

Bosch Industriekessel GmbH foloseste propriul sistem de comanda de la inceputul anilor ’60. Dezvoltarea si productia propriilor sisteme electronice de control si siguranta a dus la imbunatatiri majore in operarea cazanelor de abur si apa fierbinte.  

1965 Dispozitiv afisare alarme defectiuni cu memorie  ( Patent German) 

1966 Dispozitiv electronic monitorizare focar  (Patent German) 

1977 Electrod control si monitorizare cu automonitorizare  (Patent German) 

1994 Dispozitiv pentru monitorizarea nivelului apei in cazan   (Patent German) 

2000 Metoda pentru reglarea puterii la cazanele de abur    (Patent German) 

2001 Sistem control cazan/sistem pe baza de PLC

BCO/SCO

2004 Dispozitiv complet automat de analiza apa WA

2007 A doua generatie de sistem control cazan

BCO / SCO cu afisaj tactil 2010 Echipament automat pornire cazane de abur

Hardware

Sistemul inovativ de management al cazanului foloseste un echipament din aria controlerelor cu program stocat validat in multe aplicatii industriale. Dispozitivul preia toate functiile de control si reglare ale cazanului sau sistemului de cazane si poate comunica prin sisteme bus sau retea cu alte sisteme de control (de ex. sisteme de management arzator, sisteme separate de control pentru module echipamente auxiliare, sisteme de control superior). Lantul de siguranta este realizat cu tehnologie conventionala cu contactori si relee.

Tot software-ul de control este salvat pe un Micro Memory

Card. Astfel nu mai este nevoie de baterii sau Eeprom-uri

pentru protectia impotriva caderilor de tensiune.

Dispozitivele sunt de mici dimensiuni, modulare si insurubate

impreuna pe o bara profilata pentru a creea o structura robusta

compatibila electromagnetic. In functie de cerinte, pot fi adaugate

dispozitive optionale precum contacte suplimentare pentru intrari

si iesiri, sau un procesor de comunicatie Profibus DP pentru

conexiunea la sistemul central de management. Alte optiuni sunt o

retea Ethernet industrial pentru conectarea mai multor module de

control sau pentru pregatirea sistemului Teleservice. Daca este

utilizat serviciul de Teleservice legatura securizata la retea este

creata prin semnal analog sau conexiune ISDN. Parametrii de

control pot fi analizati si optimizati, se poate face diagnoza la

distanta si poate fi eliminata sursa defectiunilor. Aceasta inseamna

ca fiecare actiune facuta local de operator poate fi exact urmarita,

sau sistemul poate fi controlat de la distanta de operatorul de

service sub supravegherea utilizatorului. Aceasta inseamna servicii

suport de prima clasa si posibilitatea instruirii operatorului.

Pentru afisare si operare este utilizat un afisaj grafic TFT cu

interfata tactila. Durata sa de viata extrem de mare,

luminozitatea si contrastul inalt il fac ideal pentru aplicatiile

industriale cele mai dure. Clientul poate alege intre cele doua dimensiuni existente.

Dispozitivul mai ieftin, de 8”, asigura spatiu suficient

pentru afisare si operarea sistemului de cazan.

2013 Condition Monitoring basic Fig. 3: Daca este atinsa pictograma piesei de conexiune apa alimentare,

setarile pompei si perametrii de reglare pot fi schimbati in imaginile de operare urmatoare.

O versiune de 10“ este disponibila ca optiune. Ambele panouri au o rezolutie de 640 x 480 pixeli si 65 536 culori, permitand afisarea in detalii clare chiar si a celor mai complexe situatii. La ambele unitati de afisare si operare, atat structura meniului grafic cat si mesajele de operare si arhiva valorilor de proces sunt salvate pe un card multimedia MMC.

Software

Modulele software special adaptate la cerintele de reglare relevante ale cazanului sau sistemului de cazane sunt testate vin fabrica pentru a fi conforme cu reglementarile complexe si solicitante privind operarea in siguranta a cazanului. Clientul beneficiaza de o gama larga de sisteme in care modulele software au fost deja utilizate si testate de multe ori in practica. Programele individuale speciale, normale in cazul altor producatori nu mai sunt necesare decat in cazuri rare, exceptionale.

Ghidarea grafica a utilizatorului cu transparenta maxima

a datelor de operare

Pentru operarea usoara, simbolurile, grafica si meniul utilizator pe afisajul senzitiv sunt proiectate in concordanta cu ultimele dezvoltari in ergonomie si functionalitate. Toate functiile disponibile de control si reglare pot fi accesate in mod intuitiv, iar valorile reale si setate pot fi afisate sau modificate in afisajul color.

Chiar si cu versiunea de baza a BCO, multe stari de operare,

valori masurate sau date de operare sunt vizibile in afisajul

grafic. Acestea include intotdeauna, de exemplu, numarul de

ore de functionare a cazanului, numarul de ore de functionare

arzator (in cazul a doua arzatoare pe cazan, separat pentru

ambele arzatoare) si numarul de porniri arzator. Pot fi aratate

toate punctele de comutare, diferentele de comutare si

setarile contactelor limita.

Datele importante de proces sunt salvate intr-o partitie

speciala a cardului de memorie in sistemul de control al

cazanului sau sistemului. In functie de capacitatea cardului

de memorie si a partitiiei, datele pot fi pastrate pentru zile

sau saptamani in arhiva valorilor de proces. Arhiva este

structurata in forma rulanta – odata ce capacitatea de

memorie a fost atinsa, datele mai vechi sunt sterse si cele

noi sunt arhivate. Acestea pot fi apoi afisate sub forma unor diagrame grafice.

Serviciul Clienti are deasemenea posibilitatea de a citi

arhiva valorilor de proces. Datele pot fi procesate ulterior,

dupa cum este nevoie, in Word sau Excel.

Tehnologie de reglaj si control a sistemelor de cazane | 3

Analiza consumului de combustibil, productiei de abur sau a temperaturilor este acum mai usoara ca niciodata. Transparenta remarcabila a datelor de operare asigura usurinta optimizarii si reglarii parametrilor, ceea ce duce la reducerea consumului de energie, emisiilor poluante si uzurii cazanului.

Functiile integrate de protectie ajuta la prevenirea

operarii incorecte

Functiile de protectie sunt integrate in mecanismele de control si reglare ale cazanului sau sistemului.

BCO/SCO, de exemplu, asigura operarea pompelor cu convertizor de frecventa numai in limitele de functionare permise, adica debitele de apa nu vor fi peste sau sub nivelele minime sau maxime. Timpii de intarziere programati previn functionarea pulsatorie a arzatoarelor si prin aceasta efectele negative asupra uzurii si consumului de combustibil. Daca un dispozitiv automat de analiza a apei integrat detecteaza o schimbare in duritatea apei, robinetul de apa dedurizata este inchis si astfel sistemul este protejat impotriva consecintelor negative. Acelasi lucru se produce se produce si daca este detectata contaminarea condensatului – condensatul este imediat descarcat, fara a produce vreo paguba sistemului.

Sistemul este deasemenea protejat impotriva operarii

incorecte. Operatorul poate modifica setarile numai in

domeniul care nu afecteaza tehnologia de operare si

siguranta. Toti ceilalti parametrii care ar putea cauza

avarii severe sau riscuri de siguranta sunt integrati

intr-un nivel mai adanc, cu acces protejat administrativ,

al dispozitivelor de control. La acest nivel pot intervenii

numai inginerii Serviciului Clienti. Fig. 4: Vedere detaliata cu un mesaj vizual nou in forma de “lumini semafor”

4 | Tehnologie de reglaj si control a sistemelor de cazane

Condition Monitoring basic

CMbasic ofera clientului oportunitatea monitorizarii nu numai a eficientei sistemului sau ci si a operarii corecte. Datele sistemului sunt analizate, evaluate si afisate in mod transparent sub forma de semafor. Algoritmii de calcul au ca scop furnizarea unei prognoze de

Fig. 5: Functii de baza control cazan BCO pentru cazane de abur

Teleservice Control proces Tehnologie control

Nivel Presiune

Conductivitate

BCO instalat in Panoul de control

Control putere Selector combustibil Control desalinizare

Control nivel

Unitate automata purja

Functiile in detaliu

Functii in sistemele de cazane de abur

Dispozitiv control cazan BCO pentru sisteme de cazane de abur Reglarea puterii cazanului este disponibila pentru arzatoare cu gaz, combustibil lichid sau mixte cu control mecanic sau electronic. BCO poate fi utilizat in sisteme de cazane cu arzatoare cu control in trepte sau modulante. Reglarea nivelului poate fi facuta in doua trepte sau continuu. Reglarea continua poate fi realizata utilizand pompe cu convertizor de frecventa cu functii de protectie integrate sau utilizand un modul de reglare continua cu returul debitului in surplus.

diagnostic detaliate. Metodele de operare care duc la ineficienta,

uzura marita sau opriri neplanificate, pot fi astfel detectate intr-un

stadiu incipient , si asfel evitate. CMbasic are un efect pozitiv asupra

mentinerii unui nivel inalt consistent al eficientei sistemului si

asupra disponibilitatii sistemului de cazan.

Alte functii ale BCO sunt reglarea desalinizarii si a purjei

automate.

Deasupra si dincolo de aceste 4 functii de baza, cu care este

echipat aproape orice cazan modern de abur, BCO poate fi

extins folosind optiuni si functii suplimentare, precum: ►Pornire automata la rece (vezi raport tehnic “Echipament pentru pornirea automata a sistemelor de cazane de abur”). ►Masurarea si controlul temperaturii gazelor arse pentru cazane cu economizor.

►Masurarea si controlul temperaturii aburului supraincalzit pentru cazane cu supraincalzitor.

►Masurarea debitelor de abur, apa alimentare si combustibil. ►Comutarea automata a pompei de alimentare cu apa, in fuctie de presiune, timp sau detectarea unei defectiuni. ►Mentiunea caldurii cu temporizare, cu reducerea presiunii. ►Afisarea orelor de operare, frecventa pornirilor si numarul de porniri la rece intr-o anumita perioada de timp.

►Detectia conditiilor nefavorabile de pornire. ►Detectia contaminarii apei sau pe partea de gaze arse, ca si a condensarii nedorite.

►Generarea de mesaje pentru intretinere. ►Descrierea pierderilor de energie datorate purjei automate sau desalinizarii. *

►Afisarea consumului de combustibil si apa intr-o anumita perioada de timp. *

►Afisarea cantitatii de abur intr-o anumita perioada de timp.*

►Afisarea profilului de incarcare a cazanului intr-o anumita perioada de timp.*

►Conexiunea la sistemele de control generale. ►Teleservice la cerere sau cu contract.

*Echipamentul sistemului de cazan poate fi configurat in

functie de cerintele individuale ale clientului. Din cauza

echipamentelor de masurare si control selectate, este

posibil ca unele functii sa fie restrictionate sau sa nu fie

disponibile.

Tehnologie de reglaj si control a sistemelor de cazane | 5

Servomecanismele, de exemplu pentru extractia aburului sau clapeta de gaze arse, pot fi controlate automat sau manual. BCO este de asemenea pregatit pentru operarea fara supraveghere permanenta 72 ore (cf. EN 12953).

Dispozitiv control sistem SCO pentru sisteme de cazane de abur Sistemul de control SCO aduce toate sistemele de control ale cazanelor de abur si orice modul individual de control impreuna intr-un sistem de management general, deschizand o gama larga de posibilitati.

SCO preia controlul secvential in sistemele multicazan. In

functie de cerintele clientului si nevoi, este posibila alegerea

dintre multiple optiuni de control si reglare. Cantitatea de abur

sau presiunea in retea pot fi alese ca parametrii de reglare.

Cazanul condus este pornit prin deschiderea unui robinet de

reglare a volumului de abur sau prin cresterea presiunii

cazanului, care a fost redusa in timpul perioadei de stanby,

la presiunea retelei.

Poate fi deasemenea integrat sistemul inovativ de analiza

a apei. Sistemul este astfel complet automat si protejat si

din punctul de vedere al apei. Prin dozarea exacta de

chimicale si controlul robinetului de abur rezidual este

posibila economisirea de apa, energie, chimicale, reducerea

costurilor de operare si de asemenea este protejat mediul.

Nu sunt necesare unitati de control separate pentru sistemele

de degazare, sistemele de condensat, sistemele de monitorizare

a substantelor straine si dispozitivelor de alimentare cu

combustibil lichid. Toate aceste functii pot fi integrate in SCO. Fig. 6: In ecranul de ansamblu al , SCO componentele ind iv idua le a le s is temului , precum rezer vorul de apa, s is temele mult icazan, s is temele de a l imentare cu combust ib i l sunt aratate ut i l izand s imbolur i usor de inte les – se at inge s imbolu l s i componenta respect iva este af isata ( imaginea d in dreapta : rezer vor apa de a l imentare cu degazare)

6 | Tehnologie de reglaj si control a sistemelor de cazane

Fig. 7: Funct i i le BCO petru cazane de apa f ierbinte

Tur Retur

Teleservice Control proces

Tehnologie cotrol

Mentinere temperatura retur Temperatura tur Temperatura retur Temperatura intrare ECO

BCO instalat in panoul de control

Reglare putere selectie combustibil Sistem mentinere caldura

Regulator temperatura ies i re ECO

Functii in sistemele de cazane de apa fierbinte 

Dispozitiv control cazan BCO pentru sisteme de cazane de apa

fierbinte

Functiile de baza ale BCO pentru cazanele de apa fierbinte corespund celor pentru controlul sistemelor de cazane de abur. In afara acestor functii de baza, exista si alte functii de masurare si control speciale pentru sistemele de cazane de apa fierbinte:

►Masurarea si reglarea temperaturii la intrarea in schimbatorul de caldura pentru cazanele cu economizor sau condensator gaze arse. ►Masurarea si reglarea temperaturii pe tur. ►Mentinerea temperaturii pe retur prin intermediul unei pompe de amestec.

►Mentinerea caldurii cu control in functie de timp. ►Afisarea orelor de operare, frecventa pornirilor

si numarul de porniri la rece intr-o anumita

perioada de timp.

►Detectia conditiilor nefavorabile de pornire. ►Detectia contaminarii apei sau pe partea de gaze arse, ca si a condensarii nedorite.

►Generarea de mesaje pentru intretinere. ►Afisarea consumului de combustibil si apa intr-o anumita perioada de timp.*

►Afisarea profilului de incarcare a cazanului intr-o anumita perioada de timp.*

►Conexiunea la sistemele de control generale.

►Teleservice la cerere sau cu contract.

*Echipamentul sistemului de cazan poate fi configurat in functie de cerintele individuale ale clientului. Din cauza echipamentelor de masurare si control selectate, este posibil ca unele functii sa fie restrictionate sau sa nu fie disponibile.

Dispozitiv control sistem SCO pentru sisteme de cazane de apa

fierbinte

Ca si la sistemele de cazane de abur, Sistemul de control aduce toate sistemele de control individuale ale cazanelor de apa fierbinte intr-un sistem de management de nivel superior. SCO este utilizat pentru controlul secvential in sistemele multicazan, integrarea sistemelor de degazare, dispozitivelor de analiza a apei, a sistemelor de monitorizare a substantelor straine, dispozitivelor de alimentare cu combustibil lichid, tuturor sistemelor de reglare a presiunii si temperaturii, dispozitivului de mentinere a temperaturii pe retur sau a dispozitivului de reglare in functie de conditiile exterioare.

Beneficiile pe scurt

Avantajele pentru proiectanti si contractori Logica conventionala cu relee cu elemente de operare electromecanice, comutatoare, regulatoare digitale individuale si semnale de operare si control a fost inlocuita aproape complet.

Siguranta maxima in proiectare si functionala este

obtinuta prin utilizarea in serie a standardelor idustriale

testate in multiple aplicatii si a modulelor software

testate in fabrica. Conexiunea cu sistemele superioare

de vizualizare si control este posibila prin intermediul

interfetei optionale bus. Reducerea numarului aplicatiilor

duce la reducerea cerintelor de coordonare si programare.

Timpii de instalare si punere in functiune sunt redusi prin

folosirea conexiunilor plug-in si presetarii din fabrica.

Beneficiile pentru clienti Dispozitivul central de automatizare BCO/SCO contine toate elementele de operare si functionale necesare in sistemele de cazane de abur sau apa fierbinte.

►BCO/SCO permite ca toate functiile de masurare si

control sa fie usor optimizate. Consumul de energie,

emisiile poluante, si uzura sunt minimalizate.

►BCO/SCO garanteaza siguranta maxima a furnizarii si operarii.

Memoria extensiva de mesaje de operare cu sistem de

avertizare timpurie face ca parametrii de reglare setati

gresit pot fi detectati si corectati inaintea oricarei opriri

de avarie.

Tehnologie de reglaj si control a sistemelor de cazane | 7

►BCO/SCO ofera cea mai mare transparenta a

datelor de operare. O gama larga de stari de operare, date

de operare si date masurate poate fi vizualizata in afisajul

grafic senzitiv.

►BCO/SCO genereaza mesaje de intretinere, atunci

cand este necesar.

►BCO/SCO monitorizeaza randamentul si operarea corecta a sistemului. ►BCO/SCO indeplineste toate cerintele speciale pentru sistemele moderne de control a cazanelor si este potrivit pentru dezvoltari, modificari si actualizari ulterioare. ►BCO/SCO asigura operarea intuitiva prin intermediul simbolurilor grafice si afisarea pe monitoare color senzitive moderne.

►BCO/SCO previne operarea incorecta prin functiile sale de protectie integrate.

►BCO/SCO este pregatit pentru schimbul de date cu sistemele de control superioare si facilitatile Teleservice.

Optiunea Teleservice permite vizualizarea la distanta a interfetei de operare si permite asistenta rapida in eventualitatea aparitiei unor probleme de operare si detectarea defectiunilor.

Cu modulele de control pentru cazan BCO si pentru sistem

SCO, sunteti in mod ideal pregatiti pentru incercarile din viitor.

Facilitati de productie: Fabrica 1 Gunzenhausen Bosch Industriekessel GmbH Nürnberger Straße 73 91710 Gunzenhausen Germania Fabrica 2 Schlungenhof Bosch Industriekessel GmbH Ansbacher Straße 44 91710 Gunzenhausen Germania Fabrica 3 Bischofshofen Bosch Industriekessel Austria GmbH Haldenweg 7 5500 Bischofshofen Austria

www.bosch-industrial.com

© Bosch Industriekessel GmbH | Imaginile sunt doar exemple | Subiect de modificare | 03/2013 | TT/SLI_en_FB-Kesselsteuerung_02