Основной задачей автоматизации дискретных процессов парогенераторов является управление этими процессами по заданной программе. К таким процессам относятся режимы «пуск», «аварийная остановка», «нормальная остановка», «повторно-кратковременная работа». Для реализации программы необходимо, чтобы в зависимости от состояния процесса подавались управляющие сигналы в технологически обусловленной последовательности.
Другая задача автоматизации заключается в защите установки от последствий возможных неполадок как на неустановившихся, так и на установившихся режимах работы. Для этой цели при возникновении аварийных состояний должны выдаваться определенные команды или последовательности команд для перевода установки в некритическое состояние. Процессы этого рода часто называют блокировками.
Операции, подлежащие выполнению в каждом отдельном случае, определяются технологией работы парогенератора, а также используемыми техническими средствами. Последовательность ввода и вывода из работы различных частей установки и подлежащие осуществлению взаимосвязи регламентируются в ГДР Правилами постройки технического надзора. Применяемая при этом автоматика управления в зависимости от исполнения работает либо чисто асинхронно, либо смешанно синхронно-асинхронно.
Для пояснения функции автоматики воспользуемся снова графическим представлением программы. Полная программа автоматического управления пуском и остановкой подразделяется на несколько подпрограмм.
На рис. 1 в качестве примера показана упрощенная схема управления включением форсунок, которая кратко описывается ниже.
После нажатия на пусковую кнопку (клавишу) в посту управления прежде всего проверяются пусковые критерии. Сюда относятся тесты на наличие уровня воды в котле, давления основного или растопочного топлива, давления рабочего воздуха, вспомогательной энергии, давления распыляющего пара (для паровых форсунок) и т. д.
Следующим шагом является проверка правильности включения водопаровой системы.
При выполнении этих критериев включается продувка котла воздухом и по прошествии предписанного времени снова отключается. Затем вводится в действие насос растопочного топлива (растопочный насос).
Теперь может быть предпринята попытка зажигания топлива, для чего включается запальное устройство, открывается подвод растопочного топлива и запускается счетчик времени. Если зажигание произошло в пределах заданного времени, то можно переходить к следующему шагу программы. В противном случае попытка зажигания повторяется и для этой цели производится обратная перестановка программы. При неудаче второй попытки зажигания парогенератор останавливается и подается сообщение о неисправности. Если же попытка зажигания прошла успешно, то реализация программы продолжается.
После образования устойчивого пламени запальное устройство может быть отключено. Затем должен быть включен котельный вентилятор и открыт доступ топлива к главным форсункам. Расход топлива через форсунку первоначально ограничивается определенным значением с тем, чтобы растопка котла не происходила при полном расходе топлива через них. При этом форсунки должны постоянно контролироваться с помощью фотоэлектрических реле контроля горения. Если произойдет затухание пламени, то котел должен быть немедленно остановлен и подано сообщение о неисправности. По прошествии определенного отрезка времени можно произвести отключение запальной форсунки и вспомогательного вентилятора.
После того как давление в барабане достигнет определенной предельной величины, программа пуска считается выполненной и осуществляется переключение на программу перевода котла на режим работы с полной нагрузкой.
При повторном включении еще горячего парогенератора стартовая программа пуска выполняется ускоренно, причем отпадает необходимость ограничения расхода топлива через форсунку.
Программа перехода к работе котла с полной нагрузкой управляет дальнейшим процессом пуска вплоть до достижения номинального значения давления пара. Так как диапазон управления главными форсунками ограничен нижним пределом, при небольших отборах пара (например < 25% номинальной производительности) может осуществляться только неустойчивое (дискретное) регулирование давления. Выше этой нагрузки расход топлива можно регулировать непрерывно по давлению пара.
Программа остановки котла осуществляет выключение всех агрегатов и аппаратов. Только вентиляторы продолжают в течение некоторого времени работать при открытой дроссельной заслонке.
Описанный автоматический пуск, работа и остановка парогенератора, включающие в себя функции управления и контроля, позволяют обойтись без необходимого до сих пор котельного машиниста. Немногочисленные операции по подаче команд на пуск или остановку, а также контролю за правильным функционированием автоматической системы могут осуществляться с поста управления энергетической установки.
Следует еще указать, что для безвахтенной автоматической эксплуатации судовых парогенераторов (> 0,5 ч) согласно правилам технического надзора требуется наличие устройства для сбора и регистрации информации. Параметры, характеризующие эксплуатационную надежность и экономичность должны при этом фиксироваться с интервалами 0, 5, 4 и 8 ч. Возникающие в ходе эксплуатации неполадки должны акустически и оптически сигнализироваться, а их появление и исчезновение должны автоматически регистрироваться.
Рис. 1. Структурная схема программы