I sistemi di gestione dei bruciatori (BMS) monitorano e controllano le apparecchiature di combustione in grandi impianti di processo e di produzione dell’energia.
Un BMS o Burner Management System, è un sistema di controllo utilizzato per garantire l’avvio, il funzionamento e lo spegnimento sicuro dei bruciatori di processo. Un BMS gestisce le sequenze di avviamento, pulizia, normale marcia produttiva e shutdown. Tipicamente è integrato come cabina locale in un'architettura di tipo package. I segnali di I/O automaticamente generati dal BMS vengono tipicamente offerti sulla rete di controllo per essere utilizzati da PLC, DCS, ESD o SCADA.
Tipicamente è impiegato nei settori oil&gas, power generation, chimico, manifatturiero, siderurgico e altri. Riduce la manutenzione, migliora i tempi di funzionamento e fornisce un ambiente sicuro per il personale della caldaia e dell’impianto. I Burner Management System sono prodotti seguendo le disposizioni nazionali e internazionali in merito alla sicurezza (NFPA, ISA, IEC, ATEX ecc.).
I BMS sono estremamente utili per tenere sotto controllo i rischi e il funzionamento non corretto nelle fasi di accensione, funzionamento e spegnimento di caldaie di potenza e recupero, forni, inceneritori o di qualsiasi altro processo che utilizzi apparecchiature coinvolte in applicazioni di combustione. Tali sistemi sono fattori chiave per la sicurezza del processo e dell’impianto, ma sono anche una soluzione flessibile che migliora l’efficienza del processo e il risparmio di combustibile.
Come funziona?
Il corretto funzionamento di un BMS è fondamentale per la sicurezza di una caldaia. Un BMS monitora e controlla gli accenditori e i bruciatori principali; utilizza scanner di fiamma per rilevare e discriminare tra l’accenditore e le fiamme principali; impiega attuatori e valvole di intercettazione di sicurezza, interruttori di fine corsa, posizionatori, misuratori di pressione, temperatura, portata; utilizza soffianti per raffreddare gli scanner e fornire aria di combustione agli accenditori.
Il sistema di gestione dei bruciatori inibisce l’avviamento o arresta il flusso di combustibile verso i bruciatori quando le condizioni di sicurezza non sono soddisfatte, monitora il bruciatore per rilevare condizioni di funzionamento non sicure, protegge da condizioni di funzionamento non sicure, gestisce gli interblocchi di spegnimento.
Quali problemi risolve?
Un BMS migliora il tempo di attività dell’impianto, riduce il costo totale di proprietà e garantisce la conformità normativa rispetto alle applicazioni basate su relè o su PLC generici. I BMS migliorano la sicurezza del personale eliminando la necessità di accedere a vecchie scatole di relè situate in zone ad alta temperatura della caldaia. Proteggono da condizioni di funzionamento non sicure e dall’ammissione di quantità di combustibile improprie nel forno, informazioni essenziali per la sicurezza agli operatori.
I BMS rendono gli ambienti di riscaldamento significativamente più sicuri. Proteggono il personale e le apparecchiature di riscaldamento come caldaie e forni da danni e malfunzionamenti. Inoltre, mantengono gli edifici in cui vengono utilizzate le apparecchiature, così come le loro immediate vicinanze, meno soggetti a danni dovuti a eventi imprevisti. Riducono inoltre il potenziale di esplosioni di vapore o di combustibile in qualsiasi sistema di riscaldamento a combustibile esiste. I BMS possono essere utilizzati con qualsiasi apparecchiatura a combustibile (carbone, gas naturale, biomassa, olio combustibile ecc.).
Storia ed evoluzione dei BMS
I sistemi di gestione dei bruciatori in origine erano completamente manuali. Le esplosioni e le lesioni purtroppo non erano rare. L’avvento degli scanner di fiamma e dei relè, rapidamente evoluti in sistemi elettronici che utilizzavano hardware non programmabile, hanno migliorato la situazione. Alcuni sistemi di protezione fornivano informazioni minime sugli arresti dei bruciatori, impiegango una logica elementare di gestione dei bruciatori molto semplice.
Il passo successivo fu lo sviluppo di BMS basati su microprocessori. Questi fornivano maggiori informazioni tramite moduli display relativi agli arresti dei bruciatori e alla sequenza di eventi che portavano a guasti. Questi sistemi si diffusero nel mercato delle caldaie a tubi di fumo, e molti sono ancora in uso oggi.
La successiva fase di sviluppo ha visto protagonisti i BMS basati su PLC, più versatili e potenti dei sistemi basati su relè o su microprocessori. I primi BMS basati su PLC utilizzavano spie luminose, pulsanti e selettori di controllo. Quelli attuali includono interfacce uomo-macchina (HMI) e maggiori capacità di comunicazione. Come i sistemi BMS si sono evoluti, lo stesso hanno fatto gli standard e le best practice. In particolare, la EN 50156-1 regola l’equipaggiamento elettrico per forni e apparecchiature ausiliarie, la NFPA 85 (Boiler and Combustible Systems Hazard Code) copre le caldaie che forniscono meno di 12,5 milioni di BTU/ora; la NFPA 86 (Standard for Ovens and Furnaces) copre praticamente tutte le applicazioni diverse dalle caldaie. La UL 795 (Commercial Industrial Gas Heating Equipment) si applica ai sistemi che forniscono meno di 400.000 BTU/ora, mentre la UL 508 (Industrial Control Equipment) regola gli standard di costruzione. Gli standard di progettazione generalmente accettati possono variare a seconda del produttore.
I vantaggi del BMS basato su PLC di sicurezza
I PLC di sicurezza sono progettati specificamente per essere affidabili attraverso la ridondanza integrale. Quando vengono applicati ai BMS, i PLC di sicurezza forniscono vantaggi significativi. Fornendo una logica di sicurezza affidabile e collaudata per gli ingressi e le uscite dei PLC, assicurano che la logica di controllo degli ingressi critici sia progettata correttamente. Inoltre, assicurano che le uscite di sicurezza alle valvole di sicurezza funzionino correttamente e non siano soggetti a guasti.
Con una corretta implementazione, i BMS basati su PLC di sicurezza superano i requisiti NFPA in termini di programmazione e arrivano a soddisfare gli standard di sicurezza funzionale SIL2 e SIL3. Si integrano con altri sistemi PLC per comunicazioni di alto livello e sono compatibili con i sistemi operativi standard. In definitiva i BMS basati su PLC di sicurezza forniscono agli utenti una protezione massima con costi equivalenti a quelli dei PLC standard.
