کنترل بویلر

کنترل بویلر

کنترل بویلر

 

در صنعت به طور گسترده از انواع بویلرها در ظرفیت، توان و مشخصات مختلف استفاده می گردد. بویلرها از بخش های مختلفی تشکیل شده اند و هر یک از بخش ها با الگوریتم و پروسس خاصی در بويلرها كنترل می گردد و از میان بخش های مختلف در کنترل بویلر، برخی از قسمت ها از اهميت بالاتری نسبت به موارد ديگر، برخودار هستند، اين موارد عموماً شامل فشار بخار در هدر اصلی، سطح مايع در مخزن بخار، دمای بخار سوپرهيت، مقدار اكسيژن خروجی از دودكش و كيفيت آب بويلر می باشند. عدم كنترل صحيح اين موارد سبب بروز مشكلات جدی در كاركرد بويلر می گردد. برای كنترل اين بخش های حساس، پارامترهايی مانند مقدار آب ورودی به بويلر و سوپرهيتر، مقدار سوخت و هوای ورودی به مشعل ها، ميزان بلودان و ميزان تزريق مواد شيميايی تغيير داده می شود.

 

 

در مقاله آشنایی با بویلرها به معرفی انواع بویلرها، مشخصات، کاربردها، تفاوت دو دسته بویلرهای واترتیوب و فایرتیوب و … پرداختیم؛ همچنین در مقاله سیستم عملکرد بویلرها به بررسی کلیت فرآیند، سیستم عملکرد و بخش های تشکیل دهنده بویلرهای واترتیوب پرداختیم؛ با توجه به کاربرد و اهمیت بویلرهای واترتیوب، محور اصلی این مقاله بررسی کلیت پروسس و کنترل مهمترین بخش های بویلرهای واترتیوب می باشد.

 

 

 

كنترل ارتفاع مايع در مخزن بخار

 

هدف از كنترل مقدار آب ورودی در کنترل بويلر، كنترل مقدار ارتفاع آب در مخزن بخار در حد مجاز و مورد نظر می باشد. در صورتی كه سطح مايع در مخزن بخار پايين آيد، آب كافی در داخل لوله ها قرار نداشته و بر اثر حرارت ديدن زياد لوله ها امكان overheat شدن و خرابی آنها وجود دارد. در صورتی كه سطح مايع در داخل مخزن بخار بالا رود، جداسازی آب و بخار به درستی انجام نمی گيرد و پديده carry over پيش می آيد و باعث كاهش بازده بويلر می گردد. به طور کلی كنترل ارتفاع مایع در مخزن بخار به سه صورت انجام می گيرد:

 

          1- کنترل تک جزئی (Single Element Feed Water Control):

 

 

سيستم تک جزئی صرفاً از يک كنترل كننده سطح مايع تشكيل شده است. اين روش، ساده ترين و در عين حال ناكارآمد ترين روش كنترل سطح مايع است. مكانيزم عمل بدين صورت است كه سنسور اندازه گيری ارتفاع مايع در مخزن بخار در صورت بالا رفتن سطح مايع، به شيركنترل آب ورودی به بويلر فرمان بسته شدن و در صورت پايين رفتن سطح مايع فرمان باز شدن می دهد و بدين ترتيب سطح مايع را كنترل می كند. در حقيقت سطح مايع در مخزن بخار را با تغيير دادن شدت جريان آب ورودی به بويلر تنظيم می كند.

 

          2- کنترل دو جزئی (Two Element Feed Water Control):

 

 

در اين روش سطح مايع از دو طريق كنترل می گردد:

 

     1) اندازه گیری نوسانات شدت جریان آب ورودی:

اين روش كنترلی برای مواقعی كه آب ورودی به بويلر بـه دليل استفاده از چندين پمپ ممكن است داراي تغييراتی در فشار و شدت جريان باشد، مناسب می باشد. در این حالت نوسانات شدت جريان آب ورودی اندازه گیری می شود چرا كه اين نوسانات در ميزان كنترل سطح مايع در فرآیند کنترل بویلرسبب مشكل می نمايد. به عنوان مثال دبی مورد نظر ما با باز بودن 40 درصد شير كنترل تأمين می گردد، ناگهان شدت جريان ورودی به بويلر كم می گردد و در صورتی كه هنوز شير كنترل در همان مقدار 40 درصد باقی بماند، مقدار مورد نياز آب ورودی به بويلر تأمين نمی گردد و مقدار نوسانات زياد شده و ديرتر سطح مايع كنترل می گردد. ايـن مشكلی است كه در كنترل كننده های تک جزئی وجود دارد. ولي در اين سيستم بـا اندازه گيری شدت جريان ورودی و به محض كم شدن شدت جريان و قبل از آنكه اثر اين نوسان در مخـزن بخار نمايان شود، فرمان باز شدن بيشتر شير كنترل داده شده تا اثر كم شدن شدت جريان آب ورودی برطرف گردد.

 

     2) اندازه گيري سطح مايع در درام:

در مواردی كه بلودان صورت می گيرد مقدار آب خارج شده از درام از طريق سنسور اندازه گيری سطح مايع تشخيص داده شده و به شير كنترل آب ورودی به بويلر دستور باز شدن می دهد. در مجموع از طريق اين دو جزء، كنترل بهتری نسبت به حالت تک جزئی وجود خواهد داشت.

 

          3- کنترل سه جزئی (Three Element Feed Water Control):

 

 

روش كنترل در این حالت بر مبنای اندازه گيری دبی جرمی بخار خروجی از درام است در واقع علاوه بر دو متغیر فوق الذکر در کنترل های دو جزئی، مقدار جرمی از آب كه به شكل بخار از درام خارج می گردد به وسيله ورود آب از طريق باز شدن شير كنترل جبران می گردد. از اين رو خروجی بخار با مقدار آب مساوی با آن از طريق ورودی جبران می گردد.

 

كنترل فشار بخار در هدر اصلی

 

سوختی كه در بويلر سوزانده می شود سبب ايجاد گرما و در نهايت توليد بخار می گردد. واضح است كه با افزايش مقدار سوخت يا به عبارتی افزايش مقدار اشتعال، حرارت بيشتری توليد شده و نهايتاً بخار توليدی بيشتری نيز خواهيم داشت. لذا در کنترل بویلر ها برای كنترل فشار بخار در هدر اصلی ميتوان از تغييرات شدت اشتعال استفاده نمود كه آن نيز به عوامل ديگری چون مقدار سوخت و هوای ورودی بستگی دارد. در صورتی كه فشار بخار كم شود بايد ميزان سوخت بيشتری برای ايجاد حرارت بيشتر و توليد بخار بيشتر وارد بويلر گردد تا كمبود فشار جبران گردد و در صورت بالا بودن فشار بايد مقدار سوخت كم گردد. سيستم كنترل احتراق به گونه ای طراحي می گردد تا وضعيت آتش گيری سوخت در مشعل به صورت پايدار بوده و نسبت هوا – سوخت برای شرايط عادی و يا اضطراری عمليات تنظيم گردد. روش عمل بدين صورت است كه در زمان افزايش دادن اشتعال، كنترل كنند های احتراق سبب مي گردند تا ابتدا شدت جريان هوا زياد شده و سپس شدت جريان سوخت افزايش يابد و در زمان كاهش دادن شدت احتراق، ابتدا شدت سوخت كم شده و سپس شدت هوا كاهش می يابد.

 

ممكن است عوامل ديگری نيز بر شدت اشتعال، به طور مستقيم و بر فشار بخار در هدر، بـه طور غيرمستقيم تأثير بگذارد؛ يكی از اين موارد تغيير ارزش حرارتی سوخت می باشد. عموماً در زمان استفاده از سوخت های گازی، ممكن است تركيب گاز ورودی تغيير نمايد و بـه عبارتی، ارزش حرارتی گاز ورودی كم و يا زياد شود. به عنوان مثال، در صورت بالا رفتن ارزش حرارتی مقدار حرارت ايجاد شده افزايش يافته و توليد بخار و فشار در هدر بخار بيشتر می گردد. در اينگونه موارد و براي جلوگيری از بروز چنين مشكلاتي در بويلر، از سنسورهايی كـه ارزش حرارتی سوخت را تعيين می نمايند، استفاده می گردد. با بروز تغيير در ارزش حرارتی و قبل از آنكه اثر آن در سيستم با تغيير روی فشار هدر مشخص گردد، فرمانی از مركز كنترل سيستم احتراق به شير كنترل ارسال شده و مقدار سوخت به جهت جبران اثر تغييرات ارزش حرارتی تغيير می نمايد.

 

 

كنترل دمای سوپرهيت

 

بخاری كه برای واحدهای مصرف كننده فرستاده می شود بايد از نظر دما و فشار كنترل گردد، علاوه بر آن در صورتی كه لوله های سوپرهيت كننده بيش از حد گرم شوند؛ تنش و شوک حرارتی در آنها به وجود آمده و از بين می روند. از اين رو در کنترل بویلر ها، كنترل دمای سوپرهيت كننده ها از اهميت بالايی برخوردار می باشد. روشهای زیادی برای كنترل دمای سوپرهيتر وجود دارد كه ميتوان به موارد ذيل اشاره كرد:

 

     1) بای پس نمودن گاز در اطراف سوپرهيتر (Bypassing the Furnace Gas):

در بويلرهایی كه ظرفيت كم دارند، ميتوان با بای پس (bypass) كردن بخشی از گازهای احتراق به وسيله يک دمپر دمای سوپرهيتر را كنترل نمود. اين روش كنترل قبلاً به كار برده می شد ولی اشكالاتی كه در انتخاب فلز مطمئن برای دمپر در برابر خوردگي و دمای بالا در مسير عبور گازهای داغ وجود داشت، سبب منسوخ شدن روش كنترل با دمپر شده است.

 

     2) تغییر زاویه مشعل ها در کوره (Tilting Burners in the Furnace):

دمای بخار خروجی از سوپرهيتر را با تغيير زاويه مشعل ها به سمت بالا و پايين (بـه ميزان 30 درجه) در بويلرهای نوع عرضی می توان كنترل نمود. با تغيير زاويه مشعل ها به سمت پايين، لوله های بالارونده بخش بيشتری انرژی به شكل تابش جذب می نمايند، در نتيجه سهم جذب حرارت در سوپرهيتر نسبتاً كم شده و دمای آن پايين مي آيد. اگر مشعل ها بـه سمت بالا گردانده شوند، زاويه تابش نسبت به سوپرهيترها مناسب تر شده و انرژی حرارتی بيشتر به سوپرهيترها منتقل و دمای آنها افزايش می يابد.

 

     3) استفاده از مشعل های اضافی (Auxiliar Burners):

با استفاده از مشعل های جنبی علاوه بر مشعل های اصلی ميتوان دمای بخار را كنترل كرد. اثر اين مشعل ها شبيه مشعل هايی با زاويه متغير است.

 

     4) كاهش دمای سوپرهيتر با پاشش آب (Desuperheating using water spray):

با اسپری كردن آب به بخار سوپرهيت ميتوان دمای آن را كاهش داد. اضافه كردن آب در بخشی به نام دی هيتر يا ری هيرت صورت می گيرد.

 

     5) کنترل پيش سردكن (Precondensing Control):

دمای بخار خروجی را مي توان با سرد كردن بخار خروجی از بويلر با آب تغذيه در يک كندانسور كوچک كنترل كرد. كنترل اتوماتيک، مقدار آب تغذيه bypass را تنظيم می كند.

 

     6) گردش مجدد گاز (Gas Recirculation):

بخشی از گاز خروجی از اكونومايزر مجدداً داخل كوره می شود. اين عمل به كمک يک فن انجام می گيرد. اين گاز نظير هوای اضافی عمل می كند و بر ديواره های كوره اثر می گذارد. اين عمل انرژی حرارتی جذب شده توسط ديواره های آبی را كم كرده و انرژی جذب شده توسط سوپرهيتر را افزايش مي دهد.

 

     7) قرار دادن کویل در درام بویلر (Coil Immersion in the Boiler Drum):

بعضا برای كاهش دمای سوپرهيتر، بخشی از بخار خروجی از آن را، به وسيله يک كويل به مخزن لجن وارد می نمايند. اين بخارات پس از كاهش دما و قبل آن آنكه به دمای اشباع بخار در آن فشار برسد، مجدداً به سوپرهيتر وارد می شود تا بدين صورت با افزايش فلوی عبوری از آن، دمای سوپرهيتر كاهش يابد.

 

 

 

حفظ كيفيت آب بويلر و كنترل Blow down

 

برای حفظ كيفيت آب بويلر بايد مقدار تزريق مواد شيميايی و بلودان كنترل گردد. عموماً در کنترل بویلر ها، كنترل تزريق مواد شيميايی، بلودان پيوسته و ناپيوسته به صورت دستی و از روی نتايج حاصل از آناليز شيميايی آب بويلر صورت می گيرد. به اين مفهوم كه در صورت مشاهده تغييرات PH مقدار مواد شيميايی تزريقی به آب بويلر را تغيير می دهند و يا در زمان بالا رفتن مقادير سختي، مقدار بلودان را افزايش می دهند، اين كار از طريق بلودان ناپيوسته صورت می گيرد، چرا كه عموماً بلودان پيوسته، به صورت تناسبی و به نسبتی از مقدار آب ورودی بـه بويلر تنظيم شده است. در بعضی واحدها برای بلودان پيوسته از يک سيستم كنترل خودكار استفاده می گردد. اساس كار اين سيستم بر پايه هدايت الكتروليتی آب است، در صورت بالا رفتن هدايت آب بويلر، مقدار بلودان پيوسته افزايش يافته تا غلظت مـواد نامحلول پايين آيد و در محدوده مجاز قرار گیرد.

 

 

کنترل مقدار جریان هوا

 

اين كار به وسيله تنظيم مقدار اكسيژن در گازهای حاصل از احتراق و در دودكش صورت می گيرد. وجود 3 درصد اكسيژن در گازهای خروجی از دودكش به مفهوم بـه سوزی در كوره است. در صورتي كه اكسيژن خروجی از دودكش كمتر از 3 درصد باشد، داخل كوره دوده زايی وجود خواهد داشت و با افزايش مونوكسيد كربن مواجه می گرديم و در صورت بالا بودن بيشتر از 3 درصد در خروجی دودكش مقدار ناكس افزايش خواهد يافت و به علت افزايش حجم گازهای حاصل از احتراق، انرژی حرارتی زيادی به همراه هوای اضافی از كوره به بيرون رفته و تلف خواهد شد. در بويلرها سعي بر اين است مقدار هوا را طوری تنظيم نمايند كه مقدار 3 درصد اكسيژن در جريان خروجی از دودكش وجود داشته باشد. از آنجايی كه برای تأمين هوای مورد نياز احتراق در بويلرها از فن های دمنده و مكنده استفاده می گردد، لذا با استفاده از دمپر های هوای ورودی مقدار هوا را تنظيم می كنند. از طرفی مقدار هوای مورد نياز با توجه به مقدار سوخت تنظيم می گردد. از اين رو در دودكش بويلرها و با استفاده از سنسورهايی كه مقادير اكسيژن و مونوكسيد كربن را اندازه می گيرند، مقدار هوای ورودی به كوره تنظيم می گردد، با بالا رفتن مقدار اكسيژن دمپر های هوای ورودی بسته شده و با كم شدن اكسيژن دمپرها باز می شوند. در دودكش بعضی از بويلرها به منظور كنترل بهتر احتراق، ميزان مونوكسيد كربن خروجي نيز اندازه گيری می شود.

 

 

در مقالات بعدی به بیان مراحل راه اندازی، از سرويس خارج كردن و تعمیر و نگهداري بویلرها خواهیم پرداخت.

 

در پایان امیدواریم از این مقاله بهره کافی را برده باشید.

 

موفق باشید.

واحد آموزش – گروه صنعتی نوین کنترل

ارسال نظر

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

پروژه ها


دستگاه های مولتی دریل
دستگاه های وایندر
خطوط ذوب ریسی
خطوط تولید استرچ متال
دستگاه های پاساژ
سیستم های بوستر پمپ

اطلاعات تماس


ساعات کاری


شنبه
8:00 تا 16:00
یک شنبه
8:00 تا 16:00
دو شنبه
8:00 تا 16:00
سه شنبه
8:00 تا 16:00
چهار شنبه
8:00 تا 16:00
پنج شنبه
8:00 تا 14:00
جمعه
تعطیل

درباره ما


گروه صنعتی نوین کنترل با بهرمندی از هسته مهندسی در زمینه مشاوره، طراحی، ساخت و اجرای سیستم های برق قدرت،اتوماسیون صنعتی و ابزاردقیق فعالیت می کند.

ایمیل:NovinControl.Co@yahoo.com

تلفن: 55239280-9831+

پروژه ها


دستگاه های مولتی دریل
دستگاه های وایندر
خطوط ذوب ریسی
خطوط تولید استرچ متال
دستگاه های پاساژ
سیستم های بوستر پمپ

تمامی حقوق مادی و معنوی این سایت برای گروه صنعتی نوین کنترل محفوظ می باشد.

error: Content is protected !!