Control de combustión para una caldera pirotubular, utilizando el controlador hibrido HC900 Honeywell (página 2)

Principales señales del Control de combustión Aire: Flujo Transmisor de Presión Transmisor de Flujo Transmisor de Presión Combustible Flujo

Vapor Presión

Principales señales del Control de combustión Transmisor de Flujo Transmisor de Presión RDT y transmisor de Temperatura Sensor de Oxigeno Agua Temperatura Flujo Nivel

RDT y transmisor de Temperatura

Gases-Chimenea Temperatura Porcentaje oxigeno

Modulación Combustible

Principales señales del Control de combustión Modulación Aire

Actuador electrónico Actuador electrónico

Controlador Hibrido HC900 Fuente de alimentación CPU Tarjetas de entradas y salidas Bastidor Hasta 16 Entradas Análogas Hasta 8 Salidas Análogas Hasta 16 Entradas Digitales Hasta 8 Salidas Digitales

Comunicación Ethernet Controlador Hibrido HC900 La comunicación entre el PLC y el computador (SCADA) se realiza a través de Ethernet TCP/IP, y la comunicación al programador de seguridad de llama y el PLC a través del modbus RS485. Comunicación RS485

Entradas Digitales Interruptor de encendido: Señal que habilita el encendido o apagado del sistema. Presuretrol de Trabajo: Señal digital de presión de vapor de trabajo de la caldera. Presuretrol de Seguridad: Señal digital de presión de vapor por seguridad. Alta Presión de trabajo: Señal digital de alta presión de vapor. Bajo nivel de agua: Señal digital de bajo nivel de agua.

Interruptor Aire: Señal digital que proviene de sensor para detectar flujo de aire en la caldera. Ventilador: Señal digital del contacto auxiliar del ventilador. Térmico ventilador: Señal digital que proviene del contacto del térmico del ventilador. Alto nivel agua: Señal digital de alto nivel del agua. Bajo Bajo nivel de agua: Señal digital de bajo bajo nivel de agua. Entradas Digitales

Bomba de agua: Señal digital del contacto auxiliar de la bomba de agua. Térmico bomba de agua: Señal digital que proviene del contacto del térmico de la Bomba de agua. Alto fuego: Señal digital que proviene del programador de llama. Bajo fuego: Señal digital que proviene del programador de llama. Modulación: Señal digital que proviene del programador de llama. Entradas Digitales

Bomba de agua: Señal para habilitar o deshabilitar la bomba de agua de la caldera. Bomba de Químico: Señal que activa o desactiva la Bomba de químico ablandador de agua.

Limites: Muestra la señal de limites apagada o encendida, para que se active deben de cumplirse las siguientes condiciones: 1.- Interruptor de encendido. 2.- Presuretrol de trabajo 3.- Térmico de ventilador Salidas Digitales

Verificación bajo Fuego: Señal de verificación de bajo fuego de la caldera. Verificación de Alto Fuego: Señal de verificación de alto fuego de la caldera. Reiniciar Programador: Señal que reinicia el programador de llama. Seguridades: Muestra la señal seguridad, encendido o apagado, para que se active las siguientes señales deben de activarse: 1.- Presuretrol de Seguridad 2.- Bajo nivel de agua 3.- Bajo Bajo Nivel 3.- Ventilador. 4.- Alta-Alta Presión vapor Salidas Digitales

Entradas Análogas Flujo de combustible: Señal análoga que muestra el flujo de combustible. Flujo aire: Señal análoga que muestra el flujo de aire. Presión de vapor: Señal análoga que muestra la presión del vapor de la caldera. Flujo de vapor: Señal análoga que muestra el flujo del vapor Porcentaje oxigeno: Señal análoga que muestra el porcentaje de oxigeno en la chimenea.

Temperatura de chimenea: Señal analógica que muestra la temperatura de chimenea. Flujo de agua: Señal análoga que indica el flujo de agua que ingresa a la caldera. Nivel de agua: Señal análoga que indica el nivel de agua que hay en la caldera. Temperatura de Tanque de condensado: Señal análoga que indica la temperatura de agua, antes de ingresar a la caldera Entradas Análogas

Salidas Análogas Actuador de Aire: Señal enviada al actuador de aire. Actuador de Combustible: Señal analógica enviada al actuador de combustible.

Tarjeta de Entrada Análoga

Tarjeta de Salida Análoga

Tarjeta de Entrada Digital

Tarjeta de Salida Digital

Etapas del funcionamiento Inicio Purgas Pre purga Post purga Ignición Operación. Piloto Principal Estabilización Modulación

Inicio: Es un periodo de estabilización, donde se verifica fluctuaciones de voltaje en la entrada de corriente alterna o en las entradas de control, en el encendido o durante la operación normal. El tiempo del periodo inicio es de 10 segundos. Prepurga: Es la etapa donde se realiza el barrido de los residuos de gases, tiene una duración de 30 segundos. En esta etapa se enciende el ventilador y el PLC envía una señal de 20 mA para que abra al 100% al actuador de aire . Etapas del funcionamiento

Ignición: La etapa ignición se compone de ignición piloto e ignición principal. Ignición piloto: Es la etapa donde se verifica la señal de llama, el programador de seguridad de llama envía la señal digital para activar el transformador de ignición para que se produzca la llama, la misma señal digital activa la válvula piloto, permitiendo establecer la llama piloto. Etapas del funcionamiento

Transformador de ignición Sensor de llama Electrodo de ignición Elementos para la ignición Calderas

Operación: Esta formado por una fase de estabilización y una fase de modulación. En la primera ocurren un periodo de estabilización de 10 seg. en la segunda pasa a modulación en donde el PLC empieza a controlar la apertura a la salidas análogas, enviando la señal a los actuadores para modular los lazos de control de aire y combustible. Ignición principal: En esta etapa el programador de seguridad de llama envía la señal para abrir la válvula principal y establecer la llama principal, comprobada durante 15 seg. enviara una señal para desactivar la válvula piloto. Etapas del funcionamiento

Operación: Cuando la caldera ha estado apagada al inicio de la etapa operación la presión de la caldera es muy baja, por lo cual los lazos de control envía la señal analógica para abrir el actuador de aire y el de combustible.

El proceso de combustión entrega el calor para producir gases calientes que circulan dentro de los tubos de la caldera, el agua se calienta para producir vapor, la presión del vapor empezara a elevarse.

Cuando la demanda de vapor este satisfecha se desactiva la señal de limites, y el proceso pasa a esperar a que se active nuevamente esta señal.

Post-Purga: Realiza el barrido de los gases de combustión, el tiempo de post purga es de quince segundos. Se envía la señal para que el actuador de aire expulse los productos de la combustion fuera de la cámara de combustión. Etapas del funcionamiento Después de esta etapa, el sistema queda en espera.

Pantalla Menú Es la pantalla principal del sistema Control de Combustión y la que nos va a permitir acceder a los otras pantallas

Pantalla Monitoreo Esta pantalla muestra un resumen de las principales señales de los lazos de control.

Pantalla Entradas Análogas Esta pantalla muestra las entradas análogas que intervienen en el control de combustión.

Pantalla Entrada Digitales Esta pantalla muestra un resumen de las principales señales de los lazos de control.

Pantalla Salidas Esta pantalla muestra las salidas análogas y digitales que están conectadas al HC900.

Pantalla Caldera Esta pantalla muestra las entradas y salidas análogas de la caldera.

Pantalla RM7800Limites y Seguridades Esta pantalla muestra las señales digitales de limites y seguridad de la caldera.

Alarmas y mensajes Alarmas Mensajes En la pantalla en la parte inferior se muestra las señales de alarmas y mensaje.

Pantalla Tendencias La pantalla tendencias, muestra los valores de las señales análogas del proceso.

Reportes en Excel El SCADA permite adquirir los valores de las tendencias y almacenarlos en Excel.

Instrumentación Instalada Transmisor de Presión de vapor Presuretrol Seguridad Operación

Actuador Aire Actuador de combustible Instrumentación Instalada

Transmisor de Presión diferencial para aire Interruptor de aire Instrumentación Instalada

Transmisor de presión diferencial para nivel agua Instrumentación Instalada

Conclusiones La instalación de instrumentos de campo con salida de 4-20 mA. permite enviar señales al controlador hibrido HC900 de Honeywell, para visualizar y almacenar el histórico de señales con el SCADA Plantscape Vista R400 de Honeywell.

La presión de vapor es de 90 PSI con una producción de 620 Kg. /hora.

Al independizar los controles aire y combustible de la caldera se obtuvo un ahorro de combustible aproximadamente del 10%.

El flujo de combustible en operación es de 9 Gal./h

Se recomienda instalar un sensor de monóxido de carbono (CO) para monitorear las emisiones de gases al ambiente.

Conclusiones