Система автоматического управления процессом горения Производитель

Когда слышишь про система автоматического управления процессом горения, многие сразу думают о простых контроллерах пламени — а на деле это комплекс, где даже выбор термопар влияет на устойчивость работы при перепадах давления. В нашей практике на установках крекинга часто сталкивались с тем, что заказчики требовали ?просто стабилизировать температуру?, не учитывая инерционность сажеобразования.

Ошибки проектирования и как мы их исправляли

В 2012 году мы поставили систему для печи пиролиза в Омске, где изначально не учли резкие скачки расхода газа из-за нестабильного давления в магистрали. Логика контроллера была правильной, но датчики Oxygen Trim не успевали компенсировать — пришлось переделывать схему отбора проб дымовых газов, добавив пункт прочистки зондов каждые 72 часа. Это тот случай, когда теория не предсказывает практику: по учебникам коэффициент избытка воздуха должен быть 1,15, но при работе на отходящих газах с высоким содержанием CO приходится держать 1,3–1,4, иначе электроды горелок покрываются коксом за неделю.

Кстати, про горелки — здесь мы плотно сотрудничали с инженерами ООО Лоян Синьпу Разработка Нефтехимического Оборудования. Их подход к калибровке сопел на основе локальных особенностей топлива показал, что универсальных решений не бывает. Например, для установок в Татарстане с попутным нефтяным газом пришлось разрабатывать отдельный алгоритм модуляции, потому что стандартные настройки Siemens Step 7 выдавали циклические перегревы.

Самое неприятное — когда пытаешься сэкономить на мелочах. Как-то поставили систему с бюджетными заслонками российского производства, а через три месяца выяснилось, что люфт в 2° по углу поворота приводит к колебаниям температуры в ±40°C. Пришлось экстренно менять на Belimo с обратной связью — с тех пор в спецификациях жестко прописываем допуски не более 0,5°.

Особенности интеграции с существующим оборудованием

Часто старые печи имеют механические регуляторы тяги, которые якобы можно оставить ?как резерв?. На деле это приводит к конфликту контуров: автоматика пытается компенсировать, а заслонка с грузиком продолжает смещать точку баланса. В таких случаях мы теперь сразу демонтируем механику — даже если заказчик сопротивляется.

Интересный кейс был с реконструкцией установки в Ангарске, где пришлось стыковать нашу система автоматического управления с советскими вентиляторами ВР-120. Проблема оказалась в нелинейной характеристике их двигателей — стандартный ПИД-регулятор не справлялся, пришлось писать кастомный алгоритм с адаптацией под ток двигателя. Кстати, часть логики потом вошла в типовые решения для https://www.lynorbert.ru в раздел реконструкции устаревших производств.

Еще нюанс — совместимость протоколов. Когда подключаешься к АСУ ТП завода, часто оказывается, что Modbus RTU с их стороны работает с нестандартными таймаутами. Приходится держать на объекте ноутбук с COM-портом и тестовыми скриптами — без этого никакие сертификаты не помогут.

Кейс: система для печи обжига известняка

В 2019 году делали проект для цементного завода под Воронежем. Особенность — необходимость работать с переменной влажностью сырья. Стандартные датчики не подходили: термопары в зоне подготовки шихты постоянно выходили из строя из-за конденсата. Решение нашли через косвенные измерения — стали отслеживать перепад давлений на колосниках и динамически корректировать уставки.

Здесь пригодился опыт ООО Лоян Синьпу с многоступенчатым сжиганием — применили каскадное регулирование, где первичный контур управляет подачей топлива, а вторичный перераспределяет воздух по зонам. Экономия газа вышла около 7%, но главное — удалось снизить эмиссию NOx до 150 мг/м3 без использования дорогих каталитических систем.

Провалом же можно считать попытку использовать импортные УЗ-датчики для контроля факела — в условиях сильной запыленности они стабильно теряли сигнал через 2–3 недели. Вернулись к проверенным ионным электродам, хоть и пришлось увеличить частоту обслуживания.

Программные тонкости

Многие производители сейчас увлекаются ?умными? алгоритмами, но на практике нелинейные адаптивные регуляторы часто оказываются избыточными. Для 80% задач хватает ПИД-регуляторов с правильно настроенными пределами интеграции. Главное — запретить операторам вручную менять коэффициенты без пароля инженера.

В наших последних проектах используем ПЛК от Овен с кастомной прошивкой — не потому, что они лучше Siemens, а потому что проще адаптировать логику под конкретную горелку. Кстати, для процессом горения с высокими температурами (выше 1300°C) пришлось отдельно дорабатывать модуль обработки сигналов термопар — стандартные алгоритмы фильтрации срезали пики, важные для диагностики.

Недавно столкнулись с интересным эффектом: при работе на биогазе с переменным составом ПИД-регулятор начинал ?раскачивать? систему. Оказалось, дело в нестабильной теплотворной способности — добавили коррекцию по сигналу хроматографа (если он есть) или по косвенным признакам вроде скорости изменения давления в горелке.

Перспективы и ограничения

Сейчас все чаще запрашивают системы с предиктивной аналитикой, но на деле диагностика по вибрациям горелок пока работает плохо — слишком много ложных срабатываний. Надежнее старый метод: анализ динамики изменения уставок и сравнение с эталонными кривыми.

Из новшеств, которые действительно работают — автоматическая калибровка датчиков кислорода по ночным простоям. Мы внедрили это в базовый функционал для производитель установок каталитического крекинга, и количество ложных остановок снизилось на 15%.

Что точно не стоит делать — пытаться объединить управление горением с общей АСУ ТП завода без буферного контроллера. Как-то раз сбой в системе учёта сырья на 3 секунды привёл к остановке печи на 12 часов — теперь всегда ставим физические реле времени для критических контуров.

Если смотреть на наш опыт с 1998 года, то главный вывод — система автоматического управления должна быть не ?умной?, а устойчивой. Часто простые решения с дублированием ключевых датчиков надёжнее сложных нейросетевых алгоритмов, особенно когда речь идёт о непрерывных процессах в нефтехимии.