Автоматическое управление паровых автономных котлов.

СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

На каждом судне независимо от типа главного двигателя всегда необходима установка, вырабатываю­щая пар или горячую воду для отопления жилых поме­щений, подогрева топлива, обогрева ванн, душевых, камбуза, разогрева нефтегруза (на танкерах) и т.д. На пароходах для этой цели обычно используют пар от главных паровых котлов, а на теплоходах устанав­ливают паровые или водогрейные вспомогательные котлы.

Основные параметры, характеризующие работу вспо­могательных котлов, следующие: давление пара, уро­вень и температура воды, а также соотношение между количествами сжигаемого топлива и воздуха (соотно­шение топливо—воздух). Управление работой котель­ных установок заключается в поддержании этих пара­метров в пределах, определяемых режимом их эксплуа­тации.

Различают непрерывное, позиционное и комбиниро­ванное регулирование параметров работы котельных установок. Для непрерывного (беспозиционного) регу­лирования обычно используют сложные гидравлические или пневматические устройства, обеспечивающие повы­шенную чувствительность регуляторов и максимальную точность регулирования заданных параметров. Позици­онное регулирование осуществляется, как правило, элек­тромеханическими регуляторами, поддерживающими регулируемые величины в заданных пределах путем включения или выключения вентилятора, питательного и топливного насосов. Комбинированные средства ав­томатизации представляют собой комплекс двух регу­ляторов позиционного и непрерывного действия.

Паровые котлы оборудуют двухконтурной системой регулирования: автоматическим регулятором питания (уровня воды) и автоматическим регулятором горения (давления пара). Вспомогательные паровые котлы име­ют невысокую производительность, поэтому для регу­лирования уровня воды в них чаще всего используют одноимпульсные регуляторы с гидростатическими или поплавковыми измерительными элементами. В качест­ве измерительного элемента в системе гидромеханиче­ского регулятора уровня, установленного на водотруб­ных котлах КВВА1/5, используют конденсационный сосуд 1 (рис. 1) и дифференциальное реле 11. Конден­сационный сосуд как измерительный преобразователь сообщен с паровым пространством котла 3. Вследствие конденсации пара сосуд 1 постоянно заполнен конден­сатом на высоту дренажной трубки 2. Излишки кон­денсата по этой трубке сливаются обратно в котел. Постоянный уровень конденсата в сосуде обеспечивает постоянное гидростатическое давление в полости под мембраной 4 дифференциального реле. Полость реле над мембраной сообщена с водяным пространством кот­ла и в ней создается давление, определяемое уровнем воды в котле.

Под действием разности H₀ между по­стоянным уровнем воды в конденсационном сосуде и изменяющимся уровнем воды в котле 3 мембрана 4 реле деформируется и перемещает рычаг 5. Для урав­новешивания начальной разности в гидростатических давлениях к мембране сверху и снизу прикреплены грузы различной массы. Регулятор обеспечивает беспозиционное регулирование уровня. При понижении уровня воды в котле давление в верхней полости диф­ференциального реле 11 падает и мембрана 4 прогиба­ется вверх. Рычаг 5 поворачивает струйную трубку 6 усилительного элемента влево. Вода из насоса посту­пает в верхнюю полость гидроцилиндра 7. Поршень гидроцилиндра смещается вниз и приоткрывает клапан 8, подача воды в котел увеличивается. Пружина 9 об­ратной связи стремится восстановить равновесие струй­ной трубки (сдвинуть ее в среднее положение), при котором вода через отверстие в корпусе усилительного элемента сбрасывается в теплый ящик. Питательный регулирующий клапан удерживается поршнем гидроцилиндра в положении, при котором достигается рабо­чий уровень воды в котле. Регулирующий клапан при необходимости можно открывать и закрывать вручную рукояткой 10.

Гидромеханический регулятор давления пара водо­трубных котлов КВВА1/5 (рис. 2.) устойчиво поддер­живает давление пара при 20—100%-ных нагрузках пу­тем плавного изменения подачи топлива и воздуха в топку котла. В отличие от регулятора уровня он име­ет измерительный элемент 4 сильфонного типа. При из­менении давления пара в котле сильфон измери­тельного элемента 4, воздействуя через иглу 5 на рычаг 3, поворачивает струйную трубку усилителя 1. В зависимости от положения струйной трубки рабочая жидкость поступает в верхнюю или нижнюю полость гидроцилиндра 10, и поршень 9 через систему рычагов 7 изменяет положение регулирующего органа 8, что приводит к изменению подачи топлива и воздуха в топку котла, а следовательно, — к повышению или по­нижению интенсивности теплопередачи. Настройка ре­гулятора производится путем изменения сил натяжения пружин 2 и 6.

В схему автоматического управления газотрубных паровых котлов КВАГ1/5 входят: два реле РДК (см. рис. 88), причем реле 5 (рис. 3.) срабатывает при давлении 0,35 и 0,55 МПа и осуществляет двухпозиционное регулирование, а реле 6 — при давлении 0,56 МПа и используется в качестве аварийного; два дифференциальных реле 13 ц 1 уровня с конденсаци­онным сосудом 2; водяной насос 3; вентилятор И и топливный насос 10; электромагнитный топливный кла­пан 8; клапан сброса 9; трансформатор зажигания 12; фоторезистор 4 и щит 7 автоматического управления.

При включении котла в работу от щита управления через магнитные пускатели включаются вентилятор 11, вал которого жестко связан с валом шестеренного топливного насоса 10, и водяной насос 3. Реле времени при пуске котла в течение 10—15 содержит электро­магнитный клапан 8 закрытым, топливный насос через клапан сброса 9 перекачивает топливо обратно в рас­ходную цистерну. За 10—15 с вентилятор продувает топку воздухом, после чего реле времени замыкает цепь электромагнитного клапана 8 и трансформатора зажигания 12.

В обесточенном состоянии электромагнитный кла­пан (рис. 4.) под действием пружины / перекрывает топливную магистраль. При подаче питания на катуш­ку 3 электромагнитного клапана магнитное поле втя­гивает сердечник 2 с запорной иглой и открывает отверстие в гнезде 4 корпуса 5, в результате чего топли­во поступает к форсунке. Поступившее в котел топли­во воспламеняется, фоторезистор 4 (см. рис. 3.) ос­вещается и размыкает свои контакты в электрической цепи трансформатора зажигания. В случае невоспла­менения топлива или обрыва факела фоторезистор че­рез щит управления выключает вентилятор с топлив­ным насосом 10, включает звуковую сигнализацию, и только после устранения неисправностей установки ее снова можно перевести на автоматическую работу. Средства автоматизации котельной установки обеспе­чивают повышение давления пара до 0,55 МПа, после чего реле давления РДК размыкает электрическую цепь управления электровентилятора и закрывает электро­магнитный клапан, прекращая подачу топлива в котел. Если реле давления РДК не сработает, то при повы­шении давления до 0,56 МПа указанную цепь размы­кает реле аварийного давления 6. При снижении дав­ления пара в котле до 0,35 МПа реле 5 снова включа­ет котел, и он работает, как было описано выше.

Насос работает также по системе «включено—вы­ключено». При достижении максимального уровня во­ды в котле дифференциальное реле 1 размыкает свои контакты в цепи управления насоса, и он прекращает подачу воды в котел, а при понижении уровня до ми­нимально допустимого, наоборот, замыкает контакты в цепи управления насоса. Если и при включении насо­са уровень воды падает, реле 13 аварийного уровня включает на щите управления 7 световую сигнализа­цию и через 5—10 с котел прекращает работать. Уро­вень воды в теплом ящике котельной установки под­держивается постоянным обычным поплавковым регу­лятором. Котлы, работающие на тяжелом топливе, обо­рудуют системой автоматического поддержания темпе­ратуры в расходной топливной цистерне. В зависимо­сти от температуры топлива в цистерне 2 (рис. 5.) повышается или понижается давление газов в термо­баллоне 1. Мембрана 3 исполнительного элемента ре­агирует на эти колебания давления: прогибаясь в ту или другую сторону, она изменяет проходное сечение клапана 4, а значит, — и приток греющей среды.

Автоматическое управление автономных водогрей­ных котлов. Средства автоматизации водогрейных ко­тельных установок включают и выключают их в зави­симости от температуры воды в котле, регулируют тем­пературу воздуха в отапливаемых помещениях, осу­ществляют подпитку котла водой при падении в нем давления, а также защиту при остановке топливного насоса, погасании факела или невоспламенения топли­ва. В качестве этих средств используют, как правило, электромеханические средства управления, которые хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации и кото­рые проще унифицировать для различных паровых и водогрейных котельных установок. Рассмотрим прин­цип действия таких средств на примере огнетрубного (газотрубного) автоматизированного вспомогательного котла КОАВ200 (рис. 6.). К передней части топки котла крепятся форсунка 5, служащая для распилива­ния топлива, устройство для его воспламенения и на­правляющий трубопровод для подачи воздуха. Элек­трическая часть системы управления котла включает: регулятор температуры воды 2, фоторезистор 4, транс­форматор зажигания топлива с электродами зажига­ния 3, регуляторы

температуры воздуха 10 в помеще­ниях и электродвигатели 12 насосов //.

При установке переключателей на щите управления в положение «Автомат» включаются: циркуляционные насосы 11, прокачивающие воду через систему отопле­ния; электродвигатель 7, трансформатор зажигания и регуляторы температуры 2, 10. Электродвигатель 7 включает вентилятор 6 и топливный насос 9, соединен­ный с топливной цистерной 8 и форсункой 5. Топливо воспламеняется дугой, возбуждаемой трансформатором между электродами зажигания 3. При появлении фа­кела в топке фоторезистор 4 своими контактами раз­мыкает цепь электродов зажигания. В случае невос­пламенения топлива контакты фоторезистора удержи­вают под током цепь электродов зажигания в течение 10с. с момента включения топливного насоса. Если топливо не воспламенится за этот период, реле време­ни выключает электродвигатель 9. Аналогично дейст­вует фоторезистор и при обрыве факела.

Регулятор температуры 2 поддерживает температу­ру горячей воды 80—110°С. При достижении 110°С он разрывает цепь управления вентилятора, топливного насоса и трансформатора зажигания, а при снижении температуры до 80°С снова включает их в автоматиче­скую работу.

Регулятор температуры воздуха 10 в помещениях также работает по принципу «включено—выключено». При температуре воздуха в помещении 22°С он размы­кает цепь управления циркуляционных насосов" 11, а при снижении температуры воздуха в помещениях до 16°С снова подключает их к отопительным батареям 13.

Подпитка котла водой из пневмоцистерны произво­дится автоматически через редукционный клапан /, срабатывающий при падении давления в котле до €,18 МПа. Измерительный преобразователь регулятора температуры воды 2, включенный в схему рассмотрен­ной системы управления, представляет собой термобал­лон, заполненный ацетоном. При изменении темпера­туры воды в котле давление паров ацетона передается через сильфон и шток на контактную пластину микро­переключателя. Последний замыкает цепь управления, когда температура воды в котле достигает минимально допустимого значения, и, наоборот, — выключает ко­тельную установку при достижении максимально допу­стимой температуры воды. Аналогично действует и ре­гулятор температуры воздуха 10.

Дата добавления: 2015-07-26