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Faculdade de Tecnologia Mariano Ferraz

Pós – Graduação em Automação e Controle – Controle de Processo

Profº.MsC. Daniel Barbuto Rossato.

Analise de Malha de Controle de caldeira

Malha de Relação para controle de pressão

Nome: Antonio Cordeiro Martins dos Santos__________Matricula:14291825

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Faculdade de Tecnologia Mariano Ferraz

Pós – Graduação em Automação e Controle – Controle de Processo

Profº.MsC. Daniel Barbuto Rossato.

Analise de Malha de Controle de caldeira

Malha de Relação para controle de pressão

Nome: Antonio Cordeiro Martins dos Santos__________Matricula:14291825

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Introdução.

Vou abordar o controle de pressão de caldeira biomassa, o sistema

consiste no controle de ventilação e exaustão da caldeira, baseado na pressão

do vapor PIC-001,pressão da fornalha PIC002 e a quantidade de oxigênio no

interior da caldeira O2T-001, para manter a queima e estabilizar a pressão

interna no qual e responsável pela geração de vapor saturado para a planta

fabril.

O trabalho visa entender melhor o funcionamento do sistema de controle

PID e a malha aplicada a caldeira.

Descrição da aplicação

A malha de controle esta sendo executada por um controlador logico

programável CLP Compactlogix 5343 CPU1768-L43 da Rockwell.

Este controle e do tipo relação, com funções de segurança do tipo do

tipo Override pois com a queda de pressão interna significa que a vazão de

vapor aumentou desta forma o sistema opera para enviar mais cavaco para a

fornalha, desta forma e necessário aumentar a ventilação para melhorar a

queima do cavaco e consequentemente a tiragem de ar, pois com excesso de

ar o sistema dente a ficar saturado prejudicando a queima do cavaco e

consequentemente a geração de vapor. Contundo e necessário ter os limites

da variável controlada operada pelo Override, pois as limitantes de segurança

da caldeira, pois dentro da fornalha e necessário manter a pressão negativa

pois são fatores estruturais que tem que ser respeitados mesmo que a pressão

externa esteja abaixo do SP.

O Controle se faz principalmente pelo transmissor de Pressão da

fornalha PT-001,PT-002 e o Transmissor de Oxigênio 02T-001 que irá ler o

valor de pressão interno da caldeira e de acordo com o SP de pressão

desejado irá por meio de inversores de frequência irá atuar sobre o ventilador

V-001 e o exaustor EX-001

Normalmente operamos a caldeira com 10 bar de pressão gerando

vapor a 183ºC para isso e necessário se ter uma malha de controle que

permita uma exaustão, ventilação e alimentação de cavacos controlados de

forma estável e de forma antecipada, mas que obedeça a relação de pressão

interna, externa e de oxigênio, pois quando houver uma variação de pressão

significa que houve uma aumento no consumo de vapor com isso a caldeira

deve reagir para manter pressão correta, porém e necessário manter a pressão

da fornalha sempre negativa.

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Inicialmente temos os transmissores de pressão da fornalha (PT-002) e

do vapor gerado (PT-001) abaixo vemos na logica do CLP os blocos de

conversão dos valores lidos de 4-20ma para unidade engenharia e tratamento

de dados via CLP

Estes após a leitura indicam para o usuario o valor calculado de pressão

da caldeira.

Para efetuar o controle a caldeira utiliza em sua a malha ambas as

tomadas de pressão o PT001 e PT002 e enviam o sinal de 4-20mA para o

CLP através dos conversores de sinal PIC001 e PIC002 Abaixo esta os valores

de ajuste de KP,KI,KD do PIC002 e PIC001 e O2T-001.

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Após a logica de leitura dos transmissores PIC001 e PIC002, o

controlador calcula os fatores KP.KI e KD para poder efetuar os ajustes do PID

do ventilador e exaustor da caldeira.

Abaixo esta a logica de controle do baseado o PIC002 junto com o valor

de O2 onde o controle baseado efetua a ação sobre o ventilador e o exaustor

da caldeira.

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Onde o Exaustor EX001 recebe influencia do PID do referente ao

Oxigênio O2T-001 somando o valor de saída do PID da pressão da fornalha

PIC-002 e como fator limitante mínimo o valor de Pressão do vapor PIC-001

este na entrada NY do bloco DIST_CONT

Entrada limite NY

referente a

pressão de vapor

PIC-001

Função PID onde

e feito o controle

via transmissor de

O2

Controle do

exaustor EX-001

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No Controle PID acima tempos o primeiro laço de controle que opera

diretamente o exaustor EX001 tendo como limitante da variável referente a

pressão de vapor PIC001

Ajustes referentes ao PID do PIC001.

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Justificativa.

Em uma caldeira para geração de vapor saturado, temos várias malhas

de controle, pois temos controle de nível de agua, controle de entrada de

combustível, controle de vazão de vapor, controle de pressão da fornalha,

controle de pressão de saída do vapor, porém resolvi abordar o controle de

pressão, pois se trata de um elemento critico para a qualidade do vapor gerado

e também um elemento de segurança da caldeira.

A função primordial desta malha e manter sempre a pressão

manométrica negativa no interior da fornalha para garantir a circulação e

tiragem dos gases gerados pela combustão. Esse controle e executado com a

coleta da pressão da fornalha pelo transmissor PT002, e enviado o sinal para o

transmissor PIC-002, sendo este sinal enviado para o CLP e também se

relaciona o transmissor PI001 e envia o sinal para o transmissor PIC-001

referente a pressão de geração do vapor e onde se tem o valor de oxigênio do

interior da fornalha que irá fazer um prevê ajuste na exaustão dos gases.

Abaixo tempo o controle P&I da caldeira.

1ª Parte monstra o Exaustor e Transmissor de Pressão da

Fornalha.

PT002-Transmissor de Pressão e

PIC002- Controlador indicador de

Pressão interno da caldeira este mede

a depressão da fornalha

EX001 – Exaustor da Caldeira

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2º Parte temos o PI001 e PIC001 referente a pressão do vapor

juntamente com as válvulas de segurança PSV001 a PSV004.

Abaixo temos o esquema elétrico com as conexões elétricas dos

respectivos indicadores controladores de Pressão e Oxigênio.

PIC001 – Indicador controlador de

Pressão de vapor

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Legenda.

PI-001 – Indicador de Pressão 001 (Pressão de Vapor)

PIC-001 – Controlador Indicador de Pressão 001 (Pressão de Vapor)

PI-002 – Indicador de Pressão 002 (Pressão da Fornalha)

PIC-002 – Controlador Indicador de Pressão 002 (Pressão da Fornalha)

O2T-001 – Transmissor de Oxigênio (Oxigênio da Fornalha)

EX-001 – Exaustor da Caldeira Biomassa.

V-001 – Ventilador da Caldeira.

Refincais.

FRANCHI, Claiton Moro et al. Controle de Processos Industriais. São Paulo: Erica, 2014.

CAPELLI, Alexandre et al. Automação Industrial. São Paulo: Erica, 2014.

Site: http://www.aalborg-industries.com.br/

ALVEZ, Jose Luiz Loureno. Instrumentação, Controle e Automação de Processos. 2. ed.

São Paulo: Ltc, 2010.

SHIMIT, Carlos; CORRIPIO, Armando. Princípios e Prática do Controle Automático de

Processo. 3. ed. São Paulo: Ltc, 2010.