Come migliorare l'efficienza e prolungare la vita della vostra caldaia industriale?

Come migliorare l'efficienza della vostra caldaia industriale

Le caldaie industriali a vapore sono essenziali per il riscaldamento dei processi e la produzione di energia. Per ridurre i costi energetici, è necessario ottimizzare l'efficienza di questi sistemi.
I produttori e i gestori di impianti di riscaldamento devono assicurare un funzionamento continuo per garantire la produzione dell'impianto e soddisfare le esigenze dei clienti senza interruzioni.
Per migliorare le prestazioni e prolungare la vita di una caldaia industriale, è essenziale un funzionamento corretto.

Vediamo come migliorare l'efficienza della vostra caldaia industriale e prolungarne la durata.

Funzionamento di una caldaia industriale a vapore

Le caldaie industriali con serbatoi di stoccaggio sono utilizzate per generare vapore ad alta pressione.

Sono generalmente installati nelle fabbriche per produrre l'energia termica necessaria ai processi di riscaldamento industriale, ai processi di pulizia o di idratazione, o per produrre elettricità nelle centrali elettriche.
Un pallone è un serbatoio cilindrico di acqua o vapore in ebollizione, solitamente appoggiato su un lato e situato vicino alla parte superiore di una caldaia. Viene utilizzato per alimentare il processo industriale o per separare il vapore al fine di far girare una turbina a vapore e generare elettricità.

Funzionamento di una caldaia industriale a vapore - Diagramma

Il controllo del livello del serbatoio ottimizza l'efficienza della caldaia e ne prolunga la durata.

Controllare il livello dell'acqua nel cilindro

Il mantenimento del corretto livello dell'acqua nel serbatoio è essenziale per il funzionamento sicuro ed efficiente della caldaia.

Un livello d'acqua troppo alto provoca un allagamento e interferisce con il processo di separazione dell'umidità dal vapore nel tamburo. Un livello troppo basso comporta una scarsa efficienza di conversione acqua/vapore e può persino scoperchiare e danneggiare i tubi della caldaia. Questi requisiti determinano generalmente un intervallo ristretto entro il quale il livello deve essere mantenuto.

Il flusso di vapore e il flusso di acqua di alimentazione sono due elementi che influenzano il livello del serbatoio di stoccaggio. Aggiungendoli all'elemento di livello del tamburo, è possibile controllare strettamente il livello dell'acqua nel tamburo; questa strategia di controllo è nota come "controllo a tre elementi".

Il controllo del livello del serbatoio è noto anche come "controllo del livello dell'acqua di alimentazione", perché il suo scopo in una caldaia a serbatoio è quello di mantenere un livello costante di acqua nel serbatoio.

La soluzione Fuji Electric per migliorare l'efficienza e prolungare la vita della vostra caldaia industriale

La soluzione Fuji Electric: controllori di processo multifunzione

Controllori di processo multifunzione: una soluzione affidabile ed economica per regolare il livello delle caldaie industriali a vapore e per ottenere un controllo stabile e preciso del livello del serbatoio di stoccaggio.

Lo scopo principale del controllo del livello del serbatoio è quello di manipolare il flusso dell'acqua di alimentazione in risposta al feedback del livello dell'acqua, al fine di mantenere un livello costante. Il flusso d'acqua viene tipicamente manipolato modificando la velocità di una pompa dell'acqua di alimentazione o aprendo/chiudendo una valvola di controllo.

Il controllo in retroazione spiegato sopra è accettabile se il carico della caldaia (richiesta di vapore) è stabile. Tuttavia, una variazione improvvisa del carico provoca un disturbo transitorio chiamato "risposta inversa del livello del serbatoio" che interrompe la stabilità del serbatoio. Per garantire uno stretto controllo in condizioni stabili e transitorie, la portata del vapore in uscita, causa del disturbo, viene misurata prima di qualsiasi variazione di livello e utilizzata per manipolare direttamente l'acqua di alimentazione. Si tratta del cosiddetto "controllo a due elementi".

Inoltre, il circuito di controllo del flusso dell'acqua di alimentazione in cascata dal circuito di controllo del livello del tamburo elimina gli effetti della variazione della pressione dell'acqua di alimentazione e migliora la controllabilità. L'aggiunta di questi tre elementi: (1) livello del tamburo, (2) flusso di vapore e (3) flusso di acqua di alimentazione, consente al controllore di prevedere la quantità di acqua aggiunta al tamburo nonostante i disturbi, per mantenere il livello del tamburo.

La Figura 1 mostra un esempio di combinazione di blocchi funzionali del PSC210 per il controllo del serbatoio della caldaia a tre elementi. L'uscita (MV) del blocco di controllo PID dell'anello di controllo del livello di accumulo (LIC) viene fornita come setpoint (SP) del secondo blocco di controllo PID per l'anello di controllo del flusso dell'acqua di alimentazione in cascata (FIC). L'uscita (MV) del LIC viene aggiunta al flusso di vapore per compensare le sue variazioni (controllo feedforward).

esempio di schema di configurazione di un anello di controllo it
Figura 1: Esempio di configurazione del loop di controllo con controllo del livello del serbatoio di stoccaggio a tre elementi.

Controllore di processo multifunzione modello PSC210

Il controllore di processo multifunzione modello PSC210

Il modello di controllore PSC210 è particolarmente adatto all'uso in circuiti di controllo critici, come le caldaie, grazie alle funzioni di back-up e di caricamento manuale.

Dispone inoltre di funzionalità di comunicazione Modbus/TCP per il monitoraggio/controllo remoto delle caldaie da un sistema SCADA.

I controllori della serie PSC100/200 possono fornire blocchi funzione software estesi di addizione/sottrazione e calcolo di offset/offset in aggiunta al controllo PID per ottenere un controllo sofisticato come quello del livello del tamburo a tre elementi.

Grazie al controllo del livello del serbatoio della caldaia a tre elementi disponibile sui controllori PID multifunzione della serie PSC100/200, i costruttori e i gestori degli impianti hanno a disposizione un modo efficace per ottimizzare l'efficienza delle loro caldaie a vapore e prolungare la vita delle loro apparecchiature. I costi operativi si riducono e l'investimento è protetto.

Miglioramento della risposta al livello inverso del pallone

Migliore risposta al livello inverso del serbatoio grazie al regolatore

Quando la pressione nel tamburo diminuisce a causa di un improvviso aumento del carico (velocità di erogazione del vapore), le bolle nei tubi di generazione si espandono e spostano l'acqua nel tubo verso il tamburo, creando una falsa rappresentazione del livello reale dell'acqua nel tamburo. L'effetto si inverte quando il carico diminuisce. Analogamente, quando si aggiunge acqua di alimentazione, il livello dell'acqua diminuisce temporaneamente a causa della contrazione delle bolle raffreddate. Questi fenomeni sono noti come "risposta inversa del livello del serbatoio".

Il regolatore Fuji Electric aumenta temporaneamente l'acqua di alimentazione per compensare questo effetto quando il carico aumenta.

I vostri vantaggi

I vostri vantaggi con il controller multifunzione Fuji Electric
  • Migliorare l'efficienza della caldaia
  • Maggiore durata del tubo
  • Sicurezza garantita del pallone
  • Aumento dei profitti

Controllore di combustione PID programmabile a più loop multifunzione psc210

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  • Ottimizzazione della combustione e risparmio energetico
    Controllori PID programmabili con funzioni di calcolo avanzate
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  • Facile da usare e da maneggiare
    Ampio display grafico a colori e configurazione su PC
  • Elevata affidabilità per applicazioni complesse
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