Beheer van de gevraagde belasting

Een van de hoofddoelstellingen van een ketelinstallatie is ervoor te zorgen dat de aanwezige stoomdruk (of de hoogte van de temperatuur in een heetwatersysteem) volstaat voor elke gevraagde belasting van de installatie. Tegelijkertijd moet deze doelstelling zo efficiënt en kosteneffectief mogelijk worden gerealiseerd.

Bij een installatie met meerdere ketels is dit mogelijk door de gevraagde belasting te beheren, waarbij de benodigde stoom optimaal moet worden verdeeld en de uitvoer van de ketelinstallatie moet worden aangepast aan de bedrijfsomstandigheden. De ketels branden alleen wanneer dit nodig is, waardoor de bedrijfskosten afnemen. Als alternatief kunnen aan elke ketel door middel van het beheer van de gevraagde belasting evenveel bedrijfsuren worden toegewezen.

De toepassingsmodule van Eurotherm voor het beheer van de gevraagde belasting biedt een uitgebreid aantal functies, waarvan er hieronder enkele zijn beschreven. 

Toewijzing belasting door operator

Door de vraag-deel opstelling kan elke ketel worden gebruikt met de basisbelasting of met de moduleerservice, waardoor de beste verdeling van de belasting tussen de ketels ontstaat, wat resulteert in de laagste algemene kosten.

In de basis belastingstand beslist de de operator over de implementatie. In deze stand wordt de totale vraag gedeeld tussen de basisbelasting van de ketels in verhouding tot de waarden van de basisbelasting die is ingesteld door de operator. In de modulatiestand, daarentegen, wordt de belasting automatisch toegekend zonder tussenkomst van de operator. De totale vraag, min de vraag die wordt voldaan door de ketels met de basisbelasting, wordt verdeeld tussen de modulerende ketels al naar gelang hun capaciteit. De regelmodule is zo flexibel dat één combinatie van ketelstanden dynamisch kan worden toegepast op de ketelinstallatie. 

Vraag delen

Bij ketelinstallaties is de meeste effectieve toewijzing van de belasting niet gebaseerd op één enkele bedieningsbeslissing, maar op real-time berekeningen waarbij rekening wordt gehouden met het volgende:

• Veiligheidsmarges voor bediening 
• Belastingsfluctuaties 
• Vereiste stopkenmerken 
• Ketelcapaciteit

Een andere belangrijke beslissing heeft betrekking op de vraag/deel-methodologie, die parallel of in serie geschakeld kan zijn, afhankelijk van de eisen van de installatie.

Met de regelmodule van Eurotherm zijn beide configuraties mogelijk. 

In de parallelle opstelling delen de beschikbare ketels de totale vraag doordat ze hetzelfde vermogen leveren om aan de belasting te voldoen.

Als de belasting toeneemt, dan neemt het geleverde vermogen van alle modulerende ketels in gelijke mate toe, totdat de belasting zo hoog is dat er een extra ketel nodig is. Op dit punt neemt het geleverde vermogen van de actieve ketels af om het geleverde vermogen van de nieuwe ketel te compenseren. Afbeelding 1 legt het proces uit voor het verhogen van de belasting.

Parallelle modulatie wordt over het algemeen gebruikt voor stoomketels. Het biedt de meest efficiente regeling in geval van relatief constante procesbelastingen. Als het systeem de ketelinstallatie moduleert om de algemene leidingdruk tot het gewenste instelpunt te brengen, dan zorgt de regelaar voor een soepelere reactie op de veranderende belastingvoorwaarden.

In de seriële opstelling wordt bij het delen van de vraag de belasting toegewezen door één ketel tegelijkertijd te laten moduleren, om zo aan de vraag te voldoen. Dit is het effectiefst in combinatie met de regelmodule voor vraagschema's van Eurotherm Process Automation. Als de belasting toeneemt, dan neemt het geleverde vermogen van de modulerende ketel toe, totdat de belasting zo hoog is dat er een extra ketel nodig is. Op dit punt wordt er een nieuwe ketel opgestart die de modulerende ketel wordt. De andere actieve ketels werken op maximaal vermogen. Afbeelding 2 legt het proces uit voor het verhogen van de belasting.

Seriële modulatie wordt over het algemeen toegepast voor warmwatersystemen of fluctuerende stoombelastingen.

In deze stand kan een afzonderlijke ketel sneller reageren op de omstandigheden binnen de installatie, omdat de keteldruk is ingesteld op het gewenste instelpunt.

De ketels die altijd moeten branden, worden 'hoofdketels’ genoemd. Alle andere ketels zijn 'standby' ketels, maar de ontstekingsvolgorde is zo ingesteld dat een ketel met een hoge prioriteit altijd eerder aanslaat dan een ketel met een lagere prioriteit enz.

Waakgang

Deze functie houdt de beschikbare ketels in ‘hot-standby’ totdat ze moeten worden opgestart. Deze toestand wordt bereikt door de ongebruikte ketels met tussenpozen te ontsteken en dus onder de gewenste druk te houden door gebruik te maken van de bovenste en onderste waakstanddrempels of door het retourwater door de ketels circuleren om ze heet te houden. Het grootste voordeel van de waakgang is dat deze werkt als een 'warme' start, waardoor de reactie van de installatie op een plotseling belastingverandering verbetert.

8-dagen timer

Een verdere verbetering van de man-machine interface wordt bereikt door middel van de 8-dagen timer, zoals weergegeven in tabel 1. De waakgang is ingesteld op zeven dagelijkse bovenste en onderste drukniveaus, met een extra door de gebruiker te definiëren 'Vandaag' schema dat indien nodig kan worden geladen. Er kunnen vier optionele sessie-instellingen worden voorgeconfigureerd en opgeslagen in de regelcomputer.

Multi-sequentiële programmaselectie

Om te voldoen aan de vraag van de installatie en te besparen op brandstofverbruik, kan de verwerking van de ketel worden geautomatiseerd via een multi-sequentiële programmaselectie. De ketelrendementen kunnen dan worden ingedeeld volgens configureerbare, dagelijks sessies of sequenties van gebeurtenissen. De effecten van dit kenmerk zijn:

• Flexibiliteit 
• Minder beslissingen door operator 
• Robuuste doorvoering van de regeling 
• Uitbreidbaarheid

Het beheer van de belastingstoestand is een functie die het regelsysteem voor de verbranding verbeterd, maar niet vervangt.