Техническое обслуживание автоматики безопасности и кип. Какими контрольно-измерительными приборами оборудуют котельные агрегаты? Кип водогрейных котлов

В отопительных котельных работающих на газе и жидком топливе, применяются комплексные системы управления, каждая из которых в зависимости от назначения и мощности котельной, давления газа, вида и параметров теплоносителя имеет свою специфику и область применения.

Главные требования к системам автоматизации котельных:
— обеспечение безопасной эксплуатации
— оптимальное регулирование расхода топлива.

Показателем совершенства применяемых систем управления является их самоконтроль, т.е. подача сигнала об аварийной остановке котельной или одного из котлов и автоматическая фиксация причины, вызвавшей аварийное отключение.
Ряд из серийно выпускаемых систем управления позволяют осуществлять полуавтоматический пуск и остановку котлоагрегатов, работающих на газовом и жидком топливе. Одна из особенностей систем автоматизации газифицированных котельных — полный контроль за безопасностью работы оборудования и агрегатов. Система специальных защитных блокировок должна обеспечить отключение подачи топлива при:
— нарушении нормальной последовательности пусковых операций;
— отключении дутьевых вентиляторов;
— понижении (повышении) давления газа ниже (выше) допустимого придела;
— нарушении тяги в топке котла;
— срывах и погасании факела;
— упуске уровня воды в котле;
— других случаях отклонения параметров работы котлоагрегатов от нормы.
Соответственно современные системы управления состоят из приборов и оборудования, обеспечивающих комплексное регулирования режима и безопасность их работы. Осуществление комплексной автоматизации предусматривает сокращение обслуживающего персонала в зависимости от степени автоматизации. Некоторые из применяемых систем управления способствуют автоматизации всех технологических процессов в котельных, включая дистанционный режим котлов, что позволяет контролировать работу котельных непосредственно из диспетчерского пункта, при этом персонал полностью выведен из котельных. Однако для диспетчеризации котельных необходима высокая степень надежности работы исполнительных органов и датчиков систем автоматики. В ряде случаев ограничиваются применением в котельных автоматики «минимум» предназначенной для контроля лишь основных параметров (частичная автоматизация). К выпускаемым и вновь разрабатываемым системам управления отопительных котельных предъявляется ряд технологических требований: агрегатность, т.е. возможность набора любой схемы из ограниченного числа унифицированных элементов; блочность — возможность лёгкой замены вышедшего из строя блока. Наличие устройств, позволяющих осуществлять телеуправление автоматизированными установками по минимальному количеству каналов связи минимальная инерционность и быстрейшее возвращение к норме при любом возможном разбалансе системы. Полная автоматизация работы вспомогательного оборудования: регулирование давления в обратном коллекторе (подпитка теплосети), давления в головке-деаэратора, уровня воды в баке-аккумуляторе деаэратора и др.

Защита котельных.

Очень важно: используйте на блокировочных позициях только грозозащищенное оборудование.

Защита котлоагрегата при возникновении аварийных режимов является одной из главных задач автоматизации котельных установок. Аварийные режимы возникают в основном в результате неправильных действий обслуживающего персонала, преимущественно при пуске котла. Схема защиты обеспечивает заданную последовательность операций при растопке котла и автоматическое прекращение подачи топлива при возникновении аварийных режимов.
Схема защиты должна решать следующие задачи:
— контроль за правильным выполнением предпусковых операций;
— включение тягодутьевых устройств, заполнение котла водой и т.д.;
— контроль за нормальным состоянием параметров (как при пуске, так и при работе котла);
— дистанционный розжиг запальника с щита управления;
— автоматическое прекращение подачи газа к запальникам после кратковременной совместной работы запальника и основной горелки (для проверки горения факела основных горелок), если факелы запальника и горелки имеют общий прибор контроля.
Оборудование котлоагрегатов защитой при сжигании любого вида топлива является обязательным.
Паровые котлы независимо от давления и паропроизводительности при сжигании газообразного и жидкого топлива должны быть оборудованы устройствами прекращающими подачу топлива к горелкам в случае:
— повышения или понижения давления газообразного топлива перед горелками;
— понижения давления жидкого топлива перед горелками (для котловоборудованных ротационными форсунками не выполнять);

— понижения или повышения уровня воды в барабане;
— понижения давления воздуха перед горелками (для котлов, оборудованных горелками с принудительной подачей воздуха);
— повышения давления пара (только при работе котельных без постоянного обслуживающего персонала);

Водогрейные котлы при сжигании газообразного и жидкого топлива должны быть оборудованы устройствами, автоматически прекращающими подачу топлива к горелкам в случае:
— повышения температуры воды за котлом;
— повышения или понижения давления воды за котлом;
— понижения давления воздуха перед горелками (для котлов оборудованных горелками с принудительной подачей воздуха);
— повышения или понижения газообразного топлива;
— понижения давления жидкого топлива (для котлов оборудованных ротационными горелками, не выполнять);
— уменьшения разряжения в топке;
— уменьшения расхода воды через котёл;
— погасания факела горелок, отключение которых при работе котла не допускается;
— неисправности цепей защиты, включая исчезновение напряжения.
Для водогрейных котлов с температурой нагрева воды 115?С и ниже защита по понижению давления воды за котлом и уменьшению расхода воды через котел может не выполняться.

Технологическая сигнализация на котельных.

Для предупреждения обслуживающего персонала об отклонении основных технологических параметров от нормы предусматривается технологическая светозвуковая сигнализация. Схема технологической сигнализации котельной разделяется, как правило, на схемы сигнализации котлоагрегатов и вспомогательного оборудования котельной. В котельных с постоянным обслуживающим персоналом должна предусматриваться сигнализация:
а) остановка котла (при срабатывании защиты);
б) причины срабатывания защиты;
в) понижения температуры и давления жидкого топлива в общем трубопроводе к котлам;
г) понижения давления воды в питательной магистрали;
д) понижения или повышения давления воды в обратном трубопроводе тепловой сети;
е) повышения или понижения уровня в баках (деаэраторных, аккумуляторных систем горячего водоснабжения, конденсатных, питательной воды, хранения жидкого топлива и др.), а также понижения уровня в баках промывочной воды;
ж) повышения температуры в баках хранения жидких присадок;
з) неисправность оборудования установок для снабжения котельных жидким топливом (при их эксплуатации без постоянного обслуживающего персонала);
и) повышения температуры подшипников электродвигателей при требовании завода-изготовителя;
к) понижения величины рН в обрабатываемой воде (в схемах водоподготовки с подкислением);
л) повышения давления (ухудшения вакуума) в деаэраторе;
м) повышения или понижения давления газа.

Контрольно-измерительные приборы котельных.

Приборы для измерения температуры.

В автоматизированных системах измерение температуры осуществляется, как правило, на основе контроля физических свойств тел функционально связанных с температурой последних. Приборы для контроля температуры по принципу действия могут быть разделены на следующие группы:
1. термометры расширения для контроля теплового расширения жидкости или твердых тел (ртутные, керосиновые, толуоловые и др.);
2. манометрические термометры для контроля температуры путем измерения давления жидкости, пара или газа, заключенных в замкнутую систему постоянного объема (например ТГП-100);
3. приборы с термометрами сопротивления или термисторами для контроля электрического сопротивления металлических проводников (термометры сопротивления) или полупроводниковых элементов (термисторов, ТСМ, ТСП);
4. термоэлектрические приборы для контроля термоэлектродвижущей силы (ТЭДС) развиваемой термопарой из двух различных проводников (величина ТЭДС зависит от разности температур спая и свободных концов термопары, присоединяемых к измерительной схеме) (ТПП, ТХА, ТХК и др.);
5. пирометры излучения для измерения температуры по яркости, цвету или тепловому излучению накаленного тела (ФЭП-4);
6. радиационные пирометры для измерения температуры по тепловому действию лучеиспусканию накаленного тела (РАПИР).

Вторичные приборы для измерения температуры.

1. Логометры предназначены для измерения температуры в комплекте с термометрами
2. Мосты сопротивления стандартных градуировок 21, 22, 23, 24, 50-М, 100П и др.
3. Милливольтметры предназначены для измерения температуры в комплекте с
4. Потенциометра термопарами стандартных градуировок ТПП, ТХА, ТХК и др.

Приборы для измерения давления и разряжения (в котельных).

По принципу действия приборы для измерения давления и разряжения разделяются на:
— жидкостные — давление (разряжение) уравновешивается высотой столба жидкости (U-образные, ТДЖ, ТНЖ-Н и др.);
— пружинные — давление уравновешивается силой упругой деформации чувствительного элемента (мембраны, трубчатой пружины, сильфона и т.п.) (ТНМП-52, НМП-52, ОБМ-1 и др.).

Преобразователи.

1. Дифференциально-трансформаторные (МЭД, ДМ, ДТГ-50, ДТ-200);
2. Токовые (САПФИР, Метран);
3. Электроконтактные (ЭКМ, ВЭ-16рб, ДМ-2005, ДНТ,ДГМ и др.).

Для измерения разряжение в топке котла чаще всего используют приборы модификации ДИВ (Метран22-ДИВ, Метран100-ДИВ, Метран150-ДИВ, Сапфир22-ДИВ)

Приборы для измерения расхода.

Для измерения расходов жидкостей и газов используют в основном два вида расходомеров — переменного и постоянного перепада. В основу принципа действия расходомеров переменного перепада положено измерение перепада давления на сопротивлении, введенном в поток жидкости или газа. Если измерять давление до сопротивления и непосредственно за ним, то разность давлений (перепад) будет зависеть от скорости потока, а следовательно, и от расхода. Такие сопротивления, установленные в трубопроводах, называются сужающими устройствами. В качестве сужающих устройств в системах контроля расхода широко применяются нормальные диафрагмы. Комплект диафрагм состоит из диска с отверстием, кромка которого с плоскостью диска составляет угол 45 град. Диск помещается между корпусами кольцевых камер. Между фланцами и камерами установлены уплотняющие прокладки. Отборы давления до и после диафрагмы берут из кольцевых камер.
В качестве измерительных приборов и передающих преобразователей в комплекте с преобразователями переменного перепада для измерения расхода применяют дифференциальные манометры (дифманометры) ДП-780, ДП-778-поплавковые; ДСС-712, ДСП-780Н-сильфонные; ДМ-дифференциально-трансформаторные; «САПФИР»-токовые.
Вторичные приборы для измерения уровня: ВМД, КСД-2 для работы с ДМ; А542 для работы с «САПФИРОМ» и другие.

Приборы для измерения уровня. Сигнализаторы уровня.

Предназначены для сигнализации и поддержания в заданных приделах уровня воды и жидких электропроводных сред в ёмкости: ЭРСУ-3, ЭСУ-1М, ЭСУ-2М, ESP-50.
Устройства для дистанционного измерения уровня: УМ-2-32 ОНБТ-21М-сельсинный (комплект устройства состоит из датчика ДСУ-2М и приемника УСП-1М; датчик снабжен металлическим поплавком); УДУ-5М-поплавковый.

Для определения уровня воды в котле часто используют , но обвязка при этом не классическая, а на оборот т.е. на плюсовой отбор подается отбор с верней точки котла (импульсная трубка при этом должна быть заполнена водой), на минус с нижней, и задается обратная шкала прибора (на самом приборе или вторичном оборудовании). Данный способ измерения уровня в котле показал свою надежность и стабильность работы. Обязательно использование на одном котле двух таких приборов, один регулятор на втором сигнализация и блокировка.

Приборы для измерения состава вещества.

Автоматический стационарный газоанализатор МН5106 предназначен для измерения и регистрации концентрации кислорода в отходящих газах котельных установок. В последнее время в состав проектов автоматизации котельных включают анализаторы на СО-угарный газ.
Преобразователи типа П-215 предназначены для использования в системах непрерывного контроля и автоматического регулирования величины рН промышленных растворов.

Запально-защитные устройства.

Устройство предназначено для автоматического или дистанционного розжига горелок работающих на жидком или газообразном топливе, а также для защиты котлоагрегата при погасании факела (ЗЗУ, ФЗЧ-2).

Регуляторы прямого действия.

Регулятор температуры используется для автоматического поддержания заданной температуры жидких и газообразных сред. Регуляторы комплектуются прямым либо обратным каналом.

Регуляторы непрямого действия.

Система автоматического регулирования «Контур». Система «Контур» предназначена для применения в схемах автоматического регулирования и управления в котельных. Регулирующие приборы системы типа Р-25 (РС-29) формируют совместно с исполнительными механизмами (МЭОК, МЭО) — «ПИ»-закон регулирования.

Системы автоматизации отопительных котельных.

Комплект средств управления КСУ-7 предназначен для автоматического управления водогрейными одногорелочными котлами мощностью от 0,5 до 3,15 МВт, работающими на газообразном и жидком топливе.
Технические данные:
1. автономный
2. с верхнего уровня иерархии управления (с диспетчерского пункта или общественного управляющего устройства).
В обоих режимах управления комплект обеспечивает выполнение следующих функций:
1. автоматический пуск и останов котла
2. автоматическая стабилизация разряжения (для котлов с тягой), закон регулирования-позиционный
3. позиционные управления мощностью котла путем включения режима «большого» и «малого» горения
4. аварийная защита, обеспечивающая останов котла при возникновении аварийных ситуаций, включение звукового сигнала и запоминание первопричин аварии
5. световая сигнализация о работе комплекта и состоянии параметров котла
6. информационная связь и связь по управлению с верхним уровнем иерархии управления.

Особенности наладки оборудования в котельных.

При наладке комплекта средств управления КСУ-7 особое внимание необходимо уделить контролю пламени в топке котла. При установке датчика соблюдать следующие требования:
1. ориентировать датчик на зону максимальной интенсивности пульсаций излучения пламени
2. между пламенем и датчиком не должно быть препятствий, пламя постоянно должно находиться в поле зрения датчика
3. датчик должен устанавливаться с наклоном, предотвращающим оседание различных фракций на его визирное стекло
4. температура датчика не должна превышать 50 С; для чего необходимо производить постоянный обдув через специальный штуцер в корпусе датчика, предусмотреть теплоизоляцию между корпусом датчика и горелочного устройства; датчики ФД-1 рекомендуется устанавливать на специальных тубусах
5. применять в качестве первичного элемента фоторезисторы ФР1-3-150кОм.

Заключение.

В последнее время широкое применение получили приборы на базе микропроцессорной техники. Так в замен комплекта средств управления КСУ-7 выпускается КСУ-ЭВМ, что ведет к подъему показателей совершенства применяемых систем безопасности, работы оборудования и агрегатов.

Вспомогательное оборудование котельных установок представляет собой:

электрические фильтры;
воздухоподогреватели;
дымовые трубы.

Данные элементы являются основными деталями среди вспомогательного оборудования. Их установка происходит над котлом. Основное и вспомогательное оборудование котельной должно быть спроектировано за такими техническими схемами, которые позволят автоматизировать управление.

Установка котельной системы и безопасность

Во время постройки собственного дома, каждый тщательно планирует интерьер, старается провести качественно все работы и ремонт, и, конечно, установку котла. Оборудование котельной установки – важнейший этап для достижения полного комфорта в собственном жилье. К установке данной системы необходимо относиться ответственно, чтобы в будущем не оплачивать штрафы и ничего не переделывать.

Работы должны проводиться под строгим контролем специалистом, чтобы избежать и пожары, и взрывы.

Во избежание ремонта котельного оборудования и серьезных последствий, предусмотрен серьезный список услуг с установки и организации. Все начинается со сбора документов и заканчивается запуском отопительной системы для использования. Чтобы работа котла и всей системы проходила бесперебойно, надежно и экономически функционировала, все услуги по использованию установки и пусконаладочных работ котельного оборудования должен проводить высококвалифицированный специалист. Он должен иметь лицензию и разрешение на проведение подобных работ.

Предварительно проводится обвязка все отопительной системы.
Проверка на правильность работы всей системы, во избежание ремонта котельного оборудования и аварий.
Проведение финальной настройки оборудования для котельной.
Получение инструктажа от специалистов.

Обслуживание системы

Если установка, наладка котельного оборудования и котла была исполнена по всем нормам и правилам, во время использования все же могут возникнуть ситуации, которые потребуют дополнительного ремонта вспомогательных оборудований котельной установки. Самой частой причиной таких поломок становиться некачественная вода, которая не отвечает нормативам оборудования для котла. Наладка котла, ремонт, связанные с ним работы, достаточно расходное дело.

Рис. 1

Чтобы уменьшить расходы на ремонт котельных и котельного оборудования в будущем, строительство отопительной системы должны совершать компании, которые имеют широкий список услуг:

Послегарантийное обслуживание построенного объекта.
Реконструкция.
Необходимый ремонт и наладка.

Главная задача собственника, проведение своевременного технического обслуживания помещения под котельную.

Основные (рис 1) и вспомогательные элементы системы отопления

Котельная – это комплекс приборов, который полностью готов к преобразованию химической энергии топлива на тепловую горячую энергию, либо пара необходимых параметров.

Производитель котельного оборудования предлагает следующие основные составляющие элементы:

водяной экономайзер;
воздухоподогреватель;
каркас с лестницами и полками обслуживания;
оправа;
тепловая изоляция;
обшивка;
арматура;
гарнитура;
газоходы.

Оборудование для котельной (нуждается в наладке) имеет дополнительные установки любого производителя:

вентиляторы;
дымососы;
питательные, подпиточные и циркуляционные насосы;
водоподготовительные установки;
системы передачи топлива;
установка для улавливания золы;
вакуумный золоудалитель.

Производители котельного оборудования разработали основную установки в мазутном хозяйстве во время сгорания газа газорегуляторный пункт или газорегуляторную установку.

Рис. 2

Наладка всей системы отопления, пусконаладочный процесс – залог бесперебойной работы и комфорта каждого.

Паровой котел установки. Это прибор, который состоит из топки, испарительных поверхностей. Основная его работа заключается в испарении пара, который был использован за пределами данного устройства. Не правильная наладка процесса провоцирует под давлением, которое выше атмосферного счета теплоты и выделяется во время сгорания топлива, выходить пару за пределы котла.
Водонагревательный котел. Этот теплообменный прибор, в котором основным источником тепловой энергии является вода.
Топочное устройство. Работа данного агрегата в сжигание топлива, превращая его энергию в теплоту.
Обмуровка котла. Данная система, предусмотрена производителями, чтобы выполнять работу по уменьшению тепловых потерь, обеспечения газовой плотности.
Казан. Это металлическая конструкция. Основная ее работа заключается в удерживании котла и отдельных нагрузок, обеспечении нужного взаимного размещения элементов котла.
Паровой перегреватель. Данный прибор повышения температуры пара выше температуры насыщения давления в котле. Производитель предусмотрел работу данной системы змеевиков, где полная наладка котельного оборудования подразумевает соединение на входе насыщенного пара с барабаном котла, а на выходе – с камерой перегретого пара.
Водяной экономайзер. Суть работы данного прибора заключается в его нагреве продуктами сгорания топлива, что, в свою очередь, частично подогревает или полного испаряет воду в котле.
Воздухоподогреватель. Основная его работа в подогреве воздуха продуктами сгорания топлива, прежде чем горючее попадет в топку котла.

Потребность ремонта в гарантийный срок

Детали для котла могут понадобиться и в тот момент, пока агрегат находится еще на гарантии.

Ремонт котельного оборудования возможен:

работа по установке котла неверно проведена;
использование агрегата не правильное;
техническое обслуживание проводится не вовремя;
перепады напряжения (можно приобрести стабилизатор, который устранит эту проблему);
не качественный теплоноситель (на входном трубопроводе можно провести установку как фильтр для котла).

Рис. 3

Чтобы избежать ремонта котельного оборудования, все нюансы стоит обдумать наперед, нежели в срочном порядке решать проблему.

Поломка? Без паники

Конечно, если ремонт котельного оборудования понадобится перед отопительным сезоном, то это полбеды, а если в разгар холодов – главное не паниковать. Но и относиться к проблеме нужно с серьезностью, ведь может сбиться наладка котла и всей системы. Если поломка установки не серьезная, ремонт можно произвести самостоятельно. Но если есть сомнения в причинах и последствиях – ремонт стоит доверить профессионалу.

Успешная работа установки зависит не только от производителя, но и от выбора модели еще в магазине. От выбора зависит, справится ли агрегат с поставленными задачами и объемом работы – весь пусконаладочный процесс. Лучше, если компания, которая совершила продажу, имела сервисный центр где-то недалеко. Чтобы в любой момент могла помочь с пусконаладочным процессом, проводила осмотр и ремонт котла (рис 2).

Конечно, производитель котельного оборудования несет ответственность за свой товар, но хозяин должен проводить эксплуатацию по инструкции и правил, чтобы не совершались сбои в наладке установки и растраты на ремонт. Статистика компаний по ремонту котлов и систем отопления утверждают, что почти 70% причин поломки из-за не правильного использования и работы приборов, нарушения требований и норм. Поэтому, ремонт котельного оборудования случается, в основном, по вине не производителя, а потребителя.

Рис. 4

Наладка устройства и ремонт

Если человек не разбирается в ремонтных вопросах, то ему будет сложно понять этот процесс с котлами и приборами к нему.

В списке можно ознакомиться с наиболее часто встречающимися проблемами:

Электронная плата. Этот прибор производитель наделил ответственностью за все процессы. Она регулирует прибор, включает и выключает его, контролирует, влияет на пусконаладочный процесс. Небольшой сбой в работе приведет к взрыву. Во избежание поломок, такой элемент лучше монтировать как стабилизатор напряжения.
(рис 3). Если продажа котельного оборудования осуществилась с браком от производителя, не один пусконаладочный процесс не поможет. Проблема с работой установок возникает в первые месяцы эксплуатации. Для устранения недостатка придется полностью провести замену теплообменника. Но намного чаще встречается проблема забивания прохода различными отложениями и солями. Поток теплоносителя начинает уменьшаться, и однажды котел закипает. Во избежание ремонта и пусконаладочного процесса, необходимо уделять внимание качеству воды. А так же, во время продажи агрегата, обращать внимание на его качество, нет ли брака от производителя.
(рис 4). Пусконаладочный процесс установки подразумевает беспрерывную работу данного насоса. Но если он отключиться, произойдет закипание котла. Агрегат отключиться благодаря предохранительному термостату (есть в продаже). Но проблема не исчезнет и ремонт обеспечен. Виной в поломке является теплоноситель – жидкость для котлов отопления. Насос может остановить по двум причинам: появление накипи; увеличение мусора в середине корпуса. Чтобы избежать данной неприятности, в продаже есть специальный фильтр, который устанавливается на входном патрубке.
Газовая автоматика. Ремонт данного элемента котла практически не возможен. Обычно, данный компонент полностью меняют. Во избежание очередной наладки котла, данную поломку лучше предупредить, чем решать. В продаже встречается топливо низкого качества. Поэтому, чтобы предупредить поломку газовой автоматики стоит покупать горючее высокого качества и использовать чистую воду для теплоносителя.

Сегодня существует множество торговых точек, которые предлагают комплектующие для котлов. Стоит заметить, что известные брендовые, популярных фирм детали рекомендуются профессионалами всегда. Они качественные, имеют не сложный пусконаладочный процесс, наладка котла происходит достаточно быстро.

Котельная установка (котельная) - это сооружение, в котором осуществляется нагрев рабочей жидкости (теплоносителя) (как правило - воды) для системы отопления или пароснабжения, расположенное в одном техническом помещении. Котельные соединяются с потребителями при помощи теплотрассы и/или паропроводов. Основным устройством котельной является паровой, жаротрубный и/или водогрейный котлы. Котельные используются при централизованном тепло- и пароснабжении или при местном теплоснабжении зданий.

Котельная установка представляет собой комплекс устройств, размещенных в специальных помещениях и служащих для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию пара или горячей воды. Ее основные элементы - котел, топочное устройство (топка), питательные и тягодутьевые устройства. В общем случае котельная установка представляет собой совокупность котла (котлов) и оборудования, включающего следующие устройства: подачи и сжигания топлива; очистки, химической подготовки и деаэрации воды; теплообменные аппараты различного назначения; насосы исходной (сырой) воды, сетевые или циркуляционные - для циркуляции воды в системе теплоснабжения, подпиточные - для возмещения воды, расходуемой у потребителя и утечек в сетях, питательные для подачи воды в паровые котлы, рециркуляционные (подмешивающие); баки питательные, конденсационные, баки-аккумуляторы горячей воды; дутьевые вентиляторы и воздушный тракт; дымососы, газовый тракт и дымовую трубу; устройства вентиляции; системы автоматического регулирования и безопасности сжигания топлива; тепловой щит или пульт управления.

Котел - это теплообменное устройство, в котором теплота от горячих продуктов горения топлива передается воде. В результате этого в паровых котлах вода превращается в пар, а в водогрейных котлах нагревается до требуемой температуры.

Топочное устройство служит для сжигания топлива и превращения его химической энергии в тепло нагретых газов.

Питательные устройства (насосы, инжекторы) предназначены для подачи воды в котел.

Тягодутьевое устройство состоит из дутьевых вентиляторов, системы газовоздуховодов, дымососов и дымовой трубы, с помощью которых обеспечиваются подача необходимого количества воздуха в топку и движение продуктов сгорания по газоходам котла, а также удаление их в атмосферу. Продукты сгорания, перемещаясь по газоходам и соприкасаясь с поверхностью нагрева, передают теплоту воде.

Для обеспечения более экономичной работы современные котельные установки имеют вспомогательные элементы: водяной экономайзер и воздухоподогреватель, служащие соответственно для подогрева воды и воздуха; устройства для подачи топлива и удаления золы, для очистки дымовых газов и питательной воды; приборы теплового контроля и средства автоматизации, обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу всех звеньев котельной.

В зависимости от использования их теплоты котельные делятся на энергетические, отопительно-производственные и отопительные.

Энергетические котельные снабжают паром паросиловые установки, вырабатывающие электроэнергию, и обычно входят в комплекс электрической станции. Отопительно-производственные котельные бывают на промышленных предприятиях и обеспечивают теплотой системы отопления и вентиляции, горячего водоснабжения зданий и технологические процессы производства. Отопительные котельные решают те же задачи, но обслуживают жилые и общественные здания. Они делятся на отдельно стоящие, сблокированные, т.е. примыкающие к другим зданиям, и встроенные в здания. В последнее время все чаще строят отдельно стоящие укрупненные котельные с расчетом на обслуживание группы зданий, жилого квартала, микрорайона.

Устройство встроенных в жилые и общественные здания котельных в настоящее время допускается только при соответствующем обосновании и согласовании с органами санитарного надзора.

Котельные малой мощности (индивидуальные и небольшие групповые) обычно состоят из котлов, циркуляционных и подпиточных насосов и тягодутьевых устройств. В зависимости от этого оборудования в основном определяются размеры помещений котельной.

2. Классификация котельных установок

Котельные установки в зависимости от характера потребителей разделяются на энергетические, производственно-отопительные и отопительные. По виду получаемого теплоносителя их делят на паровые (для выработки пара) и водогрейные (для выработки горячей воды).

Энергетические котельные установки вырабатывают пар для паровых турбин на тепловых электростанциях. Такие котельные оборудуют, как правило, котлоагрегатами большой и средней мощности, которые вырабатывают пар повышенных параметров.

Производственно-отопительные котельные установки (обычно паровые) вырабатывают пар не только для производственных нужд, но и для целей отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Отопительные котельные установки (в основном водогрейные, но они могут быть и паровыми) предназначены для обслуживания систем отопления производственных и жилых помещений.

В зависимости от масштаба теплоснабжения отопительные котельные бывают местные (индивидуальные), групповые и районные.

Местные котельные обычно оборудуют водогрейными котлами с нагревом воды до температуры не более 115 °С или паровыми котлами с рабочим давлением до 70 кПа. Такие котельные предназначены для снабжения теплотой одного или нескольких зданий.

Групповые котельные установки обеспечивают теплотой группы зданий, жилые кварталы или небольшие микрорайоны. Их оборудуют как паровыми, так и водогрейными котлами большей теплопроизводительности, чем котлы для местных котельных. Эти котельные обычно размещают в специально сооруженных отдельных зданиях.

Районные отопительные котельные служат для теплоснабжения крупных жилых массивов: их оборудуют сравнительно мощными водогрейными или паровыми котлами.

Рис. 1.

Рис. 2.

Рис. 3.

Рис. 4.

Отдельные элементы принципиальной схемы котельной установки принято условно показать в виде прямоугольников, кружков и т.п. и соединять их между собой линиями (сплошными, пунктирными), обозначающими трубопровод, паропроводы и т. п. В принципиальных схемах паровых и водогрейных котельных установок имеются существенные различия. Паровая котельная установка (рис. 4, а) из двух паровых котлов 1, оборудованных индивидуальными водяными 4 и воздушными 5 экономайзерами, включает групповой золоуловитель 11, к которому дымовые газы подходят по сборному борову 12. Для отсоса дымовых газов на участке между золоуловителем 11 и дымовой трубой 9 установлены дымососы 7 с электродвигателями 8. Для работы котельной без дымососов установлены шиберы (заслонки) 10.

Пар от котлов по отдельным паропроводам 19 поступает в общий паропровод 18 и по нему к потребителю 17. Отдав теплоту, пар конденсируется и по конденсатопроводу 16 возвращается в котельную в сборный конденсационный бак 14. Через трубопровод 15 в конденсационный бак подается добавочная вода из водопровода или химводоочистки (для компенсации объема, не вернувшегося от потребителей).

В случае, когда часть конденсата теряется у потребителя, из конденсационного бака смесь конденсата и добавочной воды подается насосами 13 по питательному трубопроводу 2 сначала в экономайзер 4, а затем в котел 1. Воздух, необходимый для горения, засасывается центробежными дутьевыми вентиляторами 6 частично из помещения котельной, частично снаружи и по воздуховодам 3 подается сначала к воздухоподогревателям 5, а затем к топкам котлов.

Водогрейная котельная установка (рис. 4, б) состоит из двух водогрейных котлов 1, одного группового водяного экономайзера 5, обслуживающего оба котла. Дымовые газы по выходе из экономайзера по общему сборному борову 3 поступают непосредственно в дымовую трубу 4. Вода, нагретая в котлах, поступает в общий трубопровод 8, откуда подается к потребителю 7. Отдав теплоту, охлажденная вода по обратному трубопроводу 2 направляется сначала в экономайзер 5, а затем опять в котлы. Вода по замкнутому контуру (котел, потребитель, экономайзер, котел) перемещается циркуляционными насосами 6.

Рис. 5. : 1 - циркуляционный насос; 2 - топка; 3 - пароперегреватель; 4 - верхний барабан; 5 - водоподогреватель; 6 - воздухоподогреватель; 7 - дымовая труба; 8 - центробежный вентилятор (дымосос); 9 - вентилятор для подачи воздух в воздухоподогреватель

На рис. 6 представлена схема котельного агрегата с паровым котлом, имеющим верхний барабан 12. В нижней части котла расположена топка 3. Для сжигания жидкого или газообразного топлива используют форсунки или горелки 4, через которые топливо вместе с воздухом подается в топку. Котел ограничен кирпичными стенами -обмуровкой 7.

При сжигании топлива выделяющаяся теплота нагревает воду до кипения в трубных экранах 2, установленных на внутренней поверхности топки 3, и обеспечивает ее превращение в водяной пар.

Рис 6.

Дымовые газы из топки поступают в газоходы котла, образуемые обмуровкой и специальными перегородками, установленными в пучках труб. При движении газы омывают пучки труб котла и пароперегревателя 11, проходят через экономайзер 5 и воздухоподогреватель 6, где они также охлаждаются вследствие передачи теплоты воде, поступающей в котел, и воздуху, подаваемому в топку. Затем значительно охлажденные дымовые газы при помощи дымососа 17 удаляются через дымовую трубу 19 в атмосферу. Дымовые газы от котла могут отводиться и без дымососа под действием естественной тяги, создаваемой дымовой трубой.

Вода из источника водоснабжения по питательному трубопроводу подается насосом 16 в водяной экономайзер 5, откуда после подогрева поступает в верхний барабан котла 12. Заполнение барабана котла водой контролируется по водоуказательному стеклу, установленному на барабане. При этом вода испаряется, а образующийся пар собирается в верхней части верхнего барабана 12. Затем пар поступает в пароперегреватель 11, где за счет теплоты дымовых газов он полностью подсушивается, и температура его повышается.

Из пароперегревателя 11 пар поступает в главный паропровод 13 и оттуда к потребителю, а после использования конденсируется и в виде горячей воды (конденсата) возвращается обратно в котельную.

Потери конденсата у потребителя восполняются водой из водопровода или из других источников водоснабжения. Перед подачей в котел воду подвергают соответствующей обработке.

Воздух, необходимый для горения топлива, забирается, как правило, вверху помещения котельной и подается вентилятором 18 в воздухоподогреватель 6, где он подогревается и затем направляется в топку. В котельных небольшой мощности воздухоподогреватели обычно отсутствуют, и холодный воздух в топку подается или вентилятором, или за счет разрежения в топке, создаваемого дымовой трубой. Котельные установки оборудуют водоподготовительными устройствами (на схеме не показаны), контрольно-измерительными приборами и соответствующими средствами автоматизации, что обеспечивает их бесперебойную и надежную эксплуатацию.

Рис. 7.

Для правильного монтажа всех элементов котельной используют монтажную схему, пример которой показан на рис. 9.

Рис. 9.

Водогрейные котельные установки предназначены для получения горячей воды, используемой для отопления, горячего водоснабжения и других целей.

Для обеспечения нормальной эксплуатации котельные с водогрейными котлами оборудуют необходимой арматурой, контрольно-измерительными приборами и средствами автоматизации.

Водогрейная котельная имеет один теплоноситель - воду в отличие от паровой котельной, у которой два теплоносителя - вода и пар. В связи с этим в паровой котельной необходимо иметь отдельные трубопроводы для пара и воды, а также баки для сбора конденсата. Однако это не значит, что схемы водогрейных котельных проще паровых. Водогрейная и паровая котельные по сложности устройства бывают различными в зависимости от вида используемого топлива, конструкции котлов, топок и т. п. В состав как паровой, так и водогрейной котельной установки обычно входят несколько котлоагрегатов, но не менее двух и не более четырех-пяти. Все они связываются между собой общими коммуникациями - трубопроводами, газопроводами и др.

Устройство котлов меньшей мощности показано ниже в пункте 4 данной темы. Чтобы лучше понять устройство и принципы действия котлов разной мощности, желательно сравнить устройство этих менее мощных котлов с устройством описанных выше котлов большей мощности, и найти в них основные элементы, выполняющие такие же функции, а также понять основные причины различий в конструкциях.

3. Классификация котельных агрегатов

Котлы как технические устройства для производства пара или горячей воды отличаются многообразием конструктивных форм, принципов действия, используемых видов топлива и производственных показателей. Но по способу организации движения воды и пароводяной смеси все котлы могут быть разделены на следующие две группы:

Котлы с естественной циркуляцией;

Котлы с принудительным движением теплоносителя (воды, пароводяной смеси).

В современных отопительных и отопительно-производственных котельных для производства пара используются в основном котлы с естественной циркуляцией, а для производства горячей воды - котлы с принудительным движением теплоносителя, работающие по прямоточному принципу.

Современные паровые котлы с естественной циркуляцией делают из вертикальных труб, расположенных между двумя коллекторами (верхним и нижним барабанами). Их устройство показано на чертеже на рис. 10, фотография верхнего и нижнего барабана с соединяющими их трубами - на рис. 11, а размещение в котельной - на рис. 12. Одна часть труб, называемых обогреваемыми «подъемными трубами», нагревается факелом и продуктами сгорания топлива, а другая, обычно не обогреваемая часть труб, находится вне котельного агрегата и носит название «опускные трубы». В обогреваемых подъемных трубах вода нагревается до кипения, частично испаряется и в виде пароводяной смеси поступает в барабан котла, где происходит ее разделение на пар и воду. По опускным не обогреваемым трубам вода из верхнего барабана поступает в нижний коллектор (барабан).

Движение теплоносителя в котлах с естественной циркуляцией осуществляется за счет движущего напора, создаваемого разностью весов столба воды в опускных и столба пароводяной смеси в подъемных трубах.

Рис. 10.

Рис. 11.

Рис. 12.

В паровых котлах с многократной принудительной циркуляцией поверхности нагрева выполняются в виде змеевиков, образующих циркуляционные контуры. Движение воды и пароводяной смеси в таких контурах осуществляется с помощью циркуляционного насоса.

В прямоточных паровых котлах кратность циркуляции составляет единицу, т.е. питательная вода, нагреваясь, последовательно превращается в пароводяную смесь, насыщенный и перегретый пар.

В водогрейных котлах вода при движении по контуру циркуляции нагревается за один оборот от начальной до конечной температуры.

По виду теплоносителя котлы разделяются па водогрейные и паровые. Основными показателями водогрейного котла являются тепловая мощность, то есть теплопроизводительность, и температура воды; основными показателями парового котла - паропроизводительность, давление и температура.

Водогрейные котлы, назначением которых является получение горячей воды заданных параметров, применяют для теплоснабжения систем отопления и вентиляции, бытовых и технологических потребителей. Водогрейные котлы, работающие обычно по прямоточному принципу с постоянным расходом воды, устанавливают не только на ТЭЦ, но и в районных отопительных, а также отопительно-производственных котельных в качестве основного источника теплоснабжения.

Рис. 13.

Рис. 14.

По относительному движению теплообменивающихся сред (дымовых газов, воды и пара) паровые котлы (парогенераторы) могут быть разделены на две группы: водотрубные котлы и жаротрубные котлы. В водотрубных парогенераторах внутри труб движется вода и пароводяная смесь, а дымовые газы омывают трубы снаружи. В России в XX веке преимущественно использовались водотрубные котлы Шухова. В жаротрубных, наоборот, внутри труб движутся дымовые газы, а вода омывает трубы снаружи.

По принципу движения воды и пароводяной смеси парогенераторы подразделяются на агрегаты с естественной циркуляцией и с принудительной циркуляцией. Последние подразделяются на прямоточные и с многократно-принудительной циркуляцией.

Примеры размещения в котельных котлов разной мощности и назначения, а также другого оборудования, показаны на рис. 14- 16.

Рис. 15.

Рис. 16. Примеры размещения бытовых котлов и другого оборудования

Разработка проекта автоматизации котельных выполняется на основании задания, составленного при выполнении теплотехнической части проекта. Общими задачами контроля и управления работой любой энергетической установки является обеспечение:

Выработки в каждый момент необходимого количества теплоты при определенных его параметрах давлении и температуре;

Экономичности сжигания топлива, рационального использования электроэнергии для собственных нужд установки и сведения потерь теплоты к минимуму;

Надежности и безопасности, т.е установления и сохранения нормальных условий работы каждого агрегата, исключающих возможность неполадок и аварий как собственно агрегата, так и вспомогательного оборудования.

Исходя из перечисленных выше задач и указаний, все контрольные приборы можно разделить на пять групп, предназначенных для измерения:

1. Расхода воды, топлива, воздуха и дымовых газов.

2. Давлений воды, газа воздуха, измерения разрежения в элементах и газоходах котла и вспомогательного оборудования.

3. Температур воды, воздуха и дымовых газов

4. Уровня воды в баках, деаэраторах и других емкостей.

5. Качественного состава газов и воды.

Вторичные приборы могут быть указывающими, регистрирующими и суммирующими. Для уменьшения числа вторичных приборов на тепловом щите часть величин собирают на один прибор с помощью переключателей; для ответственных величин на вторичном приборе отмечают красной чертой предельно допустимые значения их замеряют непрерывно..

Кроме приборов, выведенных щит управления, часто применяются местная установка контрольно-измерительных приборов: термометров для измерения температур воды; манометров для измерения давления; различных тягомеров и газоанализаторов.

Регулирование процесса горения в котле КВ-ТС-20 выполняется тремя регуляторами: регулятором тепловой нагрузки, регулятором воздуха и регулятором разряжения.

Регулятор тепловой нагрузки получает командный импульс от главного корректирующего регулятора, а также импульсы по расходу воды. Регулятор тепловой нагрузки воздействует на орган, регулирующий подачу топлива в топку.

Регулятор общего воздуха поддерживает отношение « топливо-воздух», получая импульсы по расходу топлива от датчика и по перепаду давления в воздухоподогревателе.

Постоянное разряжение в топке поддерживается с помощью регулятора в топке котла и воздействующего на направляющий аппарат дымососа. Между регулятором воздуха и регулятором разряжения имеется динамическая связь, задача которой заключается в подаче дополнительного импульса в переходных режимах, что позволяет сохранить правильный тягодутьевой режим в процессе срабатывания регулятора воздуха и разряжения.

Устройство динамической связи обладает направленностью действия, т. е. ведомым регулятором может быть только регулятор разряжения.

Слежение за расходом сетевой и питательной воды устанавливаются регуляторы питания.

Термометр расширения ртутный:

Промышленные ртутные термометры изготавливаются с вложенной шкалой и по форме нижней части с резервуаром бывают прямые типа А и угловые типа Б, изогнутые под углом 90є в сторону, противоположную шкале. При измерении температуры нижняя часть термометров полностью опускается в измеряемую среду, т.е. глубина погружения их является постоянной.

Термометры расширения являются показывающими приборами, располагаемыми по месту измерения. Принцип действия их основан на тепловом расширении жидкости в стеклянном резервуаре в зависимости от измеряемой температуры.

Термоэлектрический термометр:

Для измерения высоких температур с дистанционной передачей показаний применяются термоэлектрические термометры, работа которых основана на принципе термоэлектрического эффекта. Хромель - копелевые термоэлектрические термометры развивают термо - эдс, значительно превышающую термо - эдс других стандартных термоэлектрических термометров. Диапазон применения хромель - копелевых термоэлектрических термометров от - 50є до + 600є С. Диаметр электродов от 0,7 до 3,2 мм.

Трубчато - пружинный манометр:

Наиболее широкое применение для измерения избыточного давления жидкости, газа и пара получили манометры, обладающие простой и надежной конструкцией, наглядностью показаний и небольшими размерами. Существенными достоинствами этих приборов являются также большой диапазон измерений, возможность автоматической записи и дистанционной передачи показаний.

Принцип действия деформационного манометра основан на использовании деформации упругого чувствительного элемента, возникающей под влиянием измеряемого давления.

Весьма распространенным видом деформационных приборов, используемых для определения избыточного давления, являются трубчато - пружинные манометры, играющие исключительно важную роль в технических измерениях. Эти приборы изготавливают с одновитковой трубчатой пружиной, представляющую собой изогнутую по окружности металлическую упругую трубку овального сечения.

Один конец спиральной пружины соединен с шестеренкой, а другой закреплен неподвижно на стойке, поддерживающей передаточный механизм.

Под действием измеряемого давления трубчатая пружина частично раскручивается и тянет за собой поводок, приводящий в движение зубчато - секторный механизм и стрелку манометра, перемещающуюся вдоль шкалы. Манометр имеет равномерную круговую шкалу с центральным углом 270 - 300є.

Автоматический потенциометр:

Основной особенностью потенциометра является то, что в нем развиваемая термоэлектрическим термометром термо - э. д. с. уравновешивается (компенсируется) равным ей по величине, но обратным по знаку напряжением от источника тока, расположенного в приборе, которое затем измеряется с большой точностью.

Автоматический малогабаритный потенциометр типа КСП2 - показывающий и самопишущий прибор с длиной линейной шкалы и шириной диаграммной ленты 160 мм. Основная погрешность показаний прибора ±0,5 и записи ±0,1%.

Вариация показаний не превышает половины основной погрешности. Скорость движения диаграммной ленты может составлять 20, 40, 60, 120, 240 или 600, 1200, 2400 мм/ч.

Потенциометр питается от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц. Потребляемая прибором мощность 30 В ·А. Изменение напряжения питания на ±10% номинального не влияет на показания прибора. Допустимое значение температуры окружающего воздуха 5 - 50єС и относительной влажностью 30 - 80%. Габариты потонцеометра 240 х 320 х 450 мм. и масса 17 кг.

Деформационные электрические манометры рекомендуется устанавливать вблизи места отбора давления, закрепляя вертикально ниппелем вниз. Для манометров окружающий воздух может иметь температуру 5 - 60єС и относительную влажность 30 - 95 %. Они должны быть удалены от мощных источников переменных магнитных полей (электродвигателей, трансформаторов и т.д.)

Манометр содержит трубчатую пружину 1, закрепленную в держателе 2 с помощью втулки 3. К свободному концу пружины подвешен на рычаге 4 магнитный плунжер 5, расположенный в сидящем на держателе магнитомодуляционном преобразователе 6. Рядом с последним на откидном кронштейне закреплено усилительное устройство 7.

Прибор заключен в стальной корпус 8 с защитным кожухом 9, приспособленный для утопленного монтажа. Сообщение манометра с измеряемым давлением производится при помощи штуцера держателя, а подключение соединительных проводов посредством коробки зажимов 10. Манометр снабжен корректором нуля 11. Габариты прибора 212 х 240 х 190 мм. и масса 4,5 кг.

Манометры типа МПЕ могут применяться с одним или несколькими вторичными приборами постоянного тока: автоматическими электронными показывающими и самопишущими миллиамперметрами типов КСУ4, КСУ3,

КСУ2, КСУ1, КПУ1 И КВУ1, градуированными в единицах давления, магнитоэлектрическими показывающими и самопишущими миллиамперметрами типов Н340 и Н349,машинами центрального контроля и др. Автоматические электронные миллиамперметры постоянного тока отличаются от соответствующих автоматических потенциометров только включенным параллельно входу калиброванным нагрузочным резистором, падение напряжения на котором от протекающего тока манометра является измеряемой величиной.

Магнитоэлектрические миллиамперметры типов Н340 и Н349 имеют ширину шкалы и диаграммной ленты 100 мм. класс точности прибора 1,5. Диаграммная лента приводится в движение со скоростью 20 - 5400 мм/ч от синхронного микродвигателя, питаемого от сети переменного тока напряжением 127 или 220 В, частотой 50 Гц.

Габариты прибора 160 х 160 х 245 мм. и масса 5 кг.

Регулятор прямого действия:

Примером регулятора прямого действия является регулирующий клапан.

Клапан состоит из чугунного корпуса 1, закрытого снизу фланцевой крышкой 2, которая закрывает отверстие для спуска заполняющей клапан среды и для чистки клапана. В корпус клапана ввернуты седла 3 из нержавеющей стали. На седла садится плунжер 4 . Рабочие поверхности плунжера притерты к седлам 3.Плунжер соединен со штоком 6, который может поднимать и опускать плунжер. Шток ходит в сальниковом устройстве. Сальник уплотняет крышку 7, крепящуюся к корпусу клапана. Для смазки трущихся поверхностей штока в сальниковое устройство подается масло из масленки 5. клапаном управляет мембранно - рычажное устройство, состоящее из бугеля 8, мембранной головки 13, рычага 1 и грузов 16,17. В мембранной головке между верхней и нижней чашей зажата резиновая мембрана 15, опирающаяся на тарелку 14, посаженную на шток 9 бугеля. В штоке 9 закреплен шток 6. Шток бугеля имеет призму 12, на которую опирается рычаг 11, вращающийся на призменной опоре 10, закрепленной в бугеле 8.

В верхней чаше мембранной головки имеется отверстие, в котором закрепляется импульсная трубка, подводящая импульс давления к мембране. Под действием увеличенного давления мембрана прогибается и увлекает тарелку 14 и шток бугеля 9 вниз. Усиление, развиваемое мембраной, уравновешивается грузами 16 и 17, подвешенными на рычаге. Грузы 17 служат для грубой регулировки заданного давления. С помощью груза 16, перемещающегося вдоль рычага, производят более точную регулировку клапана.

Давление на мембранную головку передается непосредственно регулируемой средой.

Исполнительный механизм:

Для регулирования потока жидкости, газа или пара в технологическом процессе служат регулирующие органы. Перемещение регулирующих органов осуществляется исполнительными механизмами.

Регулирующие органы и исполнительные механизмы могут быть в виде двух отдельных агрегатов, связанных между собой с помощью тяг рычагов или тросов, или в виде комплектного устройства, где регулирующий орган жестко связан с исполнительным механизмом и образует моноблок.

Исполнительный механизм, получая команду от регулятора или от командного аппарата, управляемого человеком, преобразуют эту команду в механическое перемещение регулирующего органа.

Механизм электрический, однооборотный, предназначен для перемещения регулирующих органов в системах релейного регулирования и дистанционного управления. Механизм воспринимает электрическую команду, представляющую собой трехфазное напряжение сети 220 или 380 В. Команда может подаваться с помощью магнитного контактного пускателя.

Исполнительный механизм состоит из электродвигательной части

I - сервопривода и колонки управления, II блок сервопривода. Сервопривод состоит из трехфазного асинхронного реверсивного двигателя 3 с короткозамкнутым ротором. С вала двигателя момент вращения передается на редуктор 4, состоящий из двух ступеней червячной передачи. На входной вал редуктора насаживается рычаг 2, который с помощью штанги сочленяется с регулирующим органом.

Вращая ручной маховик 1, при ручном управлении можно повернуть выходной вал редуктора без помощи электродвигателя. При ручном управлении маховиком механическая передача от электродвигателя к маховику разъединяется.

Регулирующий орган предназначен для изменения расхода регулируемой среды, энергии или каких - либо других величин в соответствии с требованиями технологии.

В тарельчатых клапанах запирающая и дросселирующая поверхность выполняется плоской. У клапана с гладкими рабочими поверхностями пробочного типа, характеристика линейная, т. е. пропускная способность клапана прямо пропорциональна ходу плунжера.

Регулирование осуществляется за счет изменения проходного сечения путем поступательного перемещения шпинделя при вращении маховика при помощи рычага, сочленяемого через штангу с электрическим исполнительным механизмом.

Запорными органами клапаны служить не могут.

Контрольный пускатель:

Пускатели ПМТР - 69 выполняют на базе магнитных реверсивных контактов, каждый из которых имеет три нормально разомкнутых силовых контакта, включенных в цепь питания электродвигателя. Кроме того, пусковое устройство имеют тормозное устройство, выполненного на базе электрического конденсатора и подключаемые через размыкающие контакты к одной из статорных обмоток электродвигателя. При замыкании любой группы силовых контактов размыкаются вспомогательные контакты и конденсатор отключается от электродвигателя, двигаясь по инерции, взаимодействует с остаточным магнитным полем статора и наводит в его обмотках эдс.

Вспомогательные контакты, замыкая цепь статорной обмотки конденсатора, создают в статоре собственное магнитное поле ротора и статора вызывает противодействующий вращению тормозной эффект, который препятствует выбегу исполнительного механизма. Основным недостатком пускателей является невысокая надежность (подгорание контактов, замыкание).

Блок имеет три токовых и один по напряжению входы. Блок Р - 12 состоит из основных узлов: входных цепей ВхЦ, усилителей постоянного тока УПТ 1 и УПТ 2, блока ограничения МО, при этом УПТ 2 позволяет получать на выходе один токовый сигнал и дополнительный сигнал по напряжению. Блок Р - 12 получает питание от блока БП, на который поступает дополнительный сигнал от блока управления БУ.

Сигнал от датчика поступает на узел входных цепей, куда подается также сигнал задающего устройства I зу. Далее сигнал рассогласования у идет на усилитель постоянного тока УПТ 1, проходя через сумматор, где формируются сигналы рассогласования от входных цепей и обратной связи. Блок ограничения ОМ сигнала обеспечивает дальнейшее его преобразования, ограничивая сигнал по минимуму и максимуму. Усилитель УПТ 2 является окончательным блоком усиления. Блок обратной связи МД получает сигнал с выхода усилителя УПТ 2 и обеспечивает плавное переключение цепей с ручного управления на автоматическое. Блок обратной связи МД обеспечивает формирование сигнала управления в соответствии с П -, ПИ - или ПИД законами регулирования.

Технологическая защита.

Во избежание аварийных режимов системы управления оборудованием при чрезмерных отклонениях параметров и для обеспечения безопасности работы снабжают устройствами технологических защит.

В зависимости от результатов воздействия на оборудование защиты подразделяют: на производящие остановку или отключение агрегатов; переводящие оборудование в режим пониженных нагрузок; выполняющие локальные операции и переключения; предотвращающие аварийные ситуации.

Устройства защит должны быть надежными в предаварийных и аварийных ситуациях, т. е. в действиях защит должны отсутствовать отказы или ложные срабатывания. Отказы в действиях защит приводят к несвоевременному отключению оборудования и дальнейшему развитию аварии, а ложные срабатывания выводят оборудование из нормального технологического цикла, что снижает эффективность его работы. Для удовлетворения этих требований используют высоконадежные приборы и устройства, а также соответствующие построения схем защиты.

В защиты входят источники дискретной информации датчики, контактные приборы, вспомогательные контакты, логические элементы и релейная цепь управления. Срабатывание защит должно обеспечить однозначность действия, при этом перевод оборудования в рабочий режим после его защитой осуществляется после проверки и устранения причин, вызвавших срабатывание.

При проектирование тепловых защит котлов, турбин и другого теплового оборудования предусматривают так называемый приоритет действия защит, т. е. выполнение в первую очередь операций для той из защит, которая вызывает большую степень разгрузки. Все защиты имеют независимые источники питания и возможность фиксации причин срабатывания, а также световую и звуковую сигнализации.

Технологическая сигнализация.

Общие сведения о сигнализации.

Технологическая сигнализация, входящая в систему управления, предназначена для оповещения оперативного персонала о недопустимых отклонениях параметров и режима работы оборудования.

В зависимости от требований, предъявляемых к сигнализации, ее условно можно разделить на несколько видов: сигнализация, обеспечивающая надежность и безопасность работы оборудования; сигнализация, фиксирующая срабатывания защит оборудования и причин срабатывания; аварийная сигнализация, оповещающая о недопустимых отклонениях основных параметров и требующая немедленного останова оборудования; сигнализация неисправности электропитания различного оборудования и аппаратуры.

Все сигналы поступают на световые и звуковые приборы блочного щита управления. Звуковая сигнализация бывает двух видов: предупредительной (звонок) и аварийной (сирена) .

Световую сигнализацию изготавливают в двухцветном исполнении (красные или зеленые лампочки) или с помощью светящихся табло, на которых указывается причина срабатывания сигнализации.

Вновь поступившие сигналы на фоне уже контролируемых оператором могут остаться незамеченными, поэтому схемы сигнализации строят так, чтобы новый сигнал выделялся миганием.

Функциональная схема устройства сигнализации.

Схема сигнализации получает питание от источника постоянного тока ИП, что повышает их надежность. Сигнал включения СВ сигнализации подается на блок релейного прерывания сигнала БРП, а затем параллельно на световое табло СТ и звуковое устройство ЗУ. При этом в БРП схема выполнена так, что обеспечивает прерывистое свечение на табло и постоянный звуковой сигнал.

После приема сигнала и снятия звука схема должна быть готовой к принятию следующего сигнала, независимо от того, вернулся ли сигнализирующий параметр к своему номинальному значению.

Каждый световой сигнал должен сопровождаться звуковым для привлечения внимания обслуживающего персонала.

Средства сигнализации.

Электронно-контактный манометр.

Для измерения и сигнализации давления применяется манометр типа ЭКМ с трубчатой пружиной. Манометр имеет корпус диаметром 160 мм. с задним фланцем и радиальный штуцер. Прибор содержит стрелку 1, задающие сигнальные стрелки 2 и 3 (минимальную и максимальную), устанавливаемые на заданные значения давлений при помощи ключа. Коробку 4 с зажимами для присоединения к прибору цепи сигнализаций. Механизм манометра заключен в корпус 5. Прибор сообщается с измеряемой средой через штуцер 6.

При достижении любого из заданных придельных давлений контакт, связанный с указательной стрелкой, соприкасается с контактом, расположенным на соответствующей сигнальной стрелке, и замыкает цепь сигнализации. Контактное устройство питается от сети постоянного или переменного тока, напряжением 220 В.

Для обеспечения безопасной и бесперебойной работы котлы оборудуют соответствующей арматурой и контрольно-измерительными приборами (КИП). К арматуре относятся: предохранительные, питательные и обратные клапаны, вентили и задвижки, а также водоуказательные и продувочные устройства. Контрольно-измерительные приборы предназначены для наблюдения и контроля за процессом работы котла. К ним относятся: манометры, тягометры, термометры, расходомеры, газоанализаторы и другие. В зависимости от типа котла (паровой или водогрейный) на него устанавливают различную арматуру и контрольно-измерительные приборы.

Предохранительный клапан предназначен для предотвращения повышения давления в котле выше допустимого. Предохранительные клапаны бывают пружинного (рис. 5.51) и рычажного (рис. 5.52) типов.

При повышении давления в котле или трубопроводе выше допустимого тарелка клапана поднимается, освобождая седло, часть теплоносителя через выходное отверстие уходит в атмосферу, и давление падает до нормального. Шток клапана вместе с тарелкой под действием груза (рычажный) или пружины (пружинный) опускается в первоначальное положение, выходное отверстие перекрывается.

Рис. 5.50.

а - клапан вмазного типа; б - асбестовый клапан; в - клапан откидного типа; 1 - кровельная сталь; 2 - асбестовый картон; 3 - металлическая сетка; 4 - смесь шамотной глины с асбестом; 5 - металлический короб; 6 - валик; 7 - дверца; 8 - съемная рама; 9 - проволока; 10 - розетка

Рис. 5.51.

1 - корпус; 2 - тарелка; 3 - пружина; 4 - рычаг ручного подрыва; 5 - шток; б - втулка направляющая; 7 - винт стопорный; ? - втулка нажимная; 9 - втулка демпферная; 10 - крышка; 11 - колпак; 12 - болт стопорный

Рис. 5.52.

а - однорычажный; б - двухрычажный

Перемещая груз по рычагу (рычажный клапан) или изменяя величину сжатия пружины (пружинный) при помощи резьбовой нажимной втулки, можно уменьшать или увеличивать давление срабатывания клапана.

Водогрейные котлы без барабанов с температурой воды до 115 °С производительностью более 405 кВт, а также котлы с барабанами независимо от их производительности должны оборудоваться двумя предохранительными клапанами, водогрейные котлы без барабанов производительностью 405 кВт и менее - одним клапаном. Для паровых котлов паропроизводительностью более 100 кг/ч один клапан (контрольный) должен пломбироваться.

Если в котельной находятся нескольких водогрейных котлов без барабанов, вместо предохранительных клапанов на котлах допускается установка двух предохранительных клапанов диаметром не менее 50 мм на трубопроводе, к которому присоединены котлы. Диаметр каждого предохранительного клапана принимают по расчету для одного из котлов наибольшей производительности и рассчитывают по формулам:

при установке котлов с естественной циркуляцией

(5.11)
(5.12)

10 6 пИ’

при установке котлов с принудительной циркуляцией

10 6 пИ’

где (1 - диаметр прохода клапана, см;

О - максимальная производительность котла, Вт; п - число клапанов;

Н - высота подъема клапана, см.

При установке предохранительных клапанов на общем трубопроводе горячей воды предусматривают обвод с обратным клапаном у запорного органа каждого котла.

На паровые котлы с давлением до 0,07 МПа для безопасной эксплуатации устанавливают предохранительные выкидные приспособления (гидрозатворы) или самопритирающиеся клапаны КСШ-07. Обычные рычажные или пружинные клапаны на таких котлах не ставят. Предохранительное выкидное устройство (рис. 5.53) срабатывает, когда давление пара в котле превышает рабочее более чем на 10 кПа. Устройство работает следующим образом. Через подвод I трубы 2, 3 и 6 заполняются водой до пробочного крана 7. В процессе работы котла пар вытесняет воду из трубы 2 и уровень ее понижается, а в трубах 3 и 6 повышается, и их столб воды уравновешивает давление пара. При повышении давления пара выше допустимого вода из трубы 2 вытесняется до тех пор, пока избыточный пар не выйдет в бак 4 ив атмосферу через трубу 5. Когда давление в котле понизится, вода из бака по трубе 3 вновь заполнит трубы выкидного устройства. Высота выкидного устройства Н выбирается в соответствии с рабочим давлением пара в котле: при давлении 50, 60, 70 кПа она соответственно принимается 6, 7, м. Высота заполнения И = 0,56#.

Предохранительный самопритирающийся клапан КСШ-07-810 (рис. 5.54) состоит из корпуса /, закрытого колпачком 2. Внутри клапана размещен груз-крыльчатка 3, а в трубе, которой он присоединен к паропроводу, запрессовано седло 4, на грузе-крыльчатке размещен грибок 5, закрывающий выход пара из котла. Грибок прижимается к седлу за счет массы груза-крыльчатки, которая имеет три дугообразные лопатки. При повышении установленного в котле давления пара грибок с грузом поднимается, давление пара распространяется на всю площадь груза и дно клапана, обеспечивая их подъем, затем пар уходит через отверстие в колпачке. Наличие лопаток создает крутящий момент, и груз-крыльчатка начинает вращаться. После выпуска излишнего пара грибок благодаря вращению садится в новое положение и одновременно притирается. Для проверки работоспособности клапана на нем имеются рычаг 7 и ручка 8. Для звуковой индикации срабатывания клапана на нем имеется сигнальный свисток 6.

Рис. 5.53.

Трубы от предохранительных клапанов обычно выводят за пределы котельной, и они имеют устройства для отвода воды. Площадь сечения трубы составляет не менее двойной площади сечения предохранительного клапана.

На питательном трубопроводе к паровому котлу устанавливают обратный клапан и запорное устройство (рис. 5.55).

Для контроля параметров, наблюдение за которыми необходимо при эксплуатации котельной, предусматривают установку показывающих приборов: для контроля параметров, изменение которых может привести к аварийному состоянию оборудования, - сигнализирующих показывающих приборов, а для конт-

Рис. 5.54

роля параметров, учет которых необходим для анализа работы оборудования или хозяйственных расчетов, - регистрирующих или суммирующих приборов.

Для котлов с давлением пара свыше 0,17 МПа и производительностью менее 4 т/ч устанавливают показывающие приборы для измерения:

а) температуры и давления питательной воды в общей магистрали перед котлами;
б) давления пара и уровня воды в барабане;
в) давления воздуха под решеткой или перед горелкой;
г) разрежения в топке;
д) давления жидкого и газообразного топлива перед горелками.

Рис. 5.55. Запорный вентиль (1) и обратный клапан (2)

Для котлов с давлением пара свыше 0,17 МПа и производительностью от 4 до 30 т/ч устанавливают показывающие приборы для измерения:

а) температуры пара за пароперегревателем до главной паровой задвижки;
в) температуры уходящих газов;
д) давления пара в барабане (для котлов производительностью более 10 т/ч указанный прибор должен быть регистрирующим);
е) давления перегретого пара до главной паровой задвижки;
л) разрежения в топке;
н) расхода пара в общей паропроводе от котлов (самопишущий прибор);
о) содержания кислорода в уходящих газах (переносный газоанализатор);
п) уровня воды в барабане котла.

При расстоянии от площадки, с которой ведется наблюдение за уровнем воды, до оси барабана более 6 м или при плохой видимости водоуказательных приборов на барабане устанавливают два сниженных указателя уровня, при этом один из указателей является регистрирующим.

Для котлов с давлением пара свыше 0,17 МПа и производительностью более 30 т/ч устанавливают показывающие приборы для измерения:

а) температуры пара за пароперегревателем до главной паровой задвижки (показывающий и регистрирующий);
б) температуры питательной воды за экономайзером;
в) температуры уходящих газов (показывающий и регистрирующий):
г) температуры воздуха до и после воздухоподогревателя;
д) давления пара в барабане;
е) давления перегретого пара до главной паровой задвижки (показывающий и регистрирующий);
ж) давления пара у мазутных форсунок;
з) давления питательной воды на входе в экономайзер после регулирующего органа;
и) давления воздуха после дутьевого вентилятора;
к) давления жидкого и газообразного топлива перед горелками за регулирующим органом;
л) разрежения в топке;
м) разрежения перед дымососом;
н) расхода пара от котла (показывающий и регистрирующий);
о) расхода жидкого и газообразного топлива на котел (суммирующие и регистрирующие);
п) расхода питательной воды к котлу (показывающий и регистрирующий);
р) содержания кислорода в уходящих газах (автоматический показывающий и регистрирующий газоанализатор);
с) уровня воды в барабане котла.

При расстоянии от площадки, с которой ведут наблюдение за уровнем воды, до оси барабана более 6 м или при плохой видимости водоуказательных приборов на барабане котла устанавливают два сниженных указателя уровня, один из которых является регистрирующим.

Для котлов с давлением пара 0,17 МПа и ниже и водогрейных котлов с температурой воды 115 °С и ниже устанавливают следующие показывающие приборы для измерения:

а) температуры воды в общем трубопроводе перед водогрейными котлами и на выходе из каждого котла (до запорной арматуры);
б) давления пара в барабане парового котла;
в) давления воздуха после дутьевого вентилятора:
г) давления воздуха после регулирующего органа;
д) разрежения в топке;
е) разрежения за котлом;
ж) давления газа перед горелками.

Для водогрейных котлов с температурой воды более 115 °С устанавливают показывающие приборы для измерения:

а) температуры воды на входе в котел после запорной арматуры;
б) температуры воды на выходе из котла до запорной арматуры;
в) температуры воздуха до и после воздухоподогревателя;
г) температуры уходящих газов (показывающий и регистрирующий);
д) давления воды на входе в котел после запорной арматуры и на выходе из котла до запорной арматуры;
е) давления воздуха после дутьевого вентилятора;
ж) давления жидкого и газообразного топлива перед горелками после регулирующего органа;
з) разрежения в топке;
и) разрежения перед дымососом;
к) расхода воды через котел (показывающий и регистрирующий);
л) расхода жидкого и газообразного топлива для котлов производительностью от 30 МВт и более (суммирующие и регистрирующие);
м) содержания кислорода в уходящих газах (для котлов производительностью до 20 МВт - переносный газоанализатор, для котлов большей производительности - автоматические показывающие и регистрирующие газоанализаторы);
н) температуры жидкого топлива на входе в котельную;
о) давления в подающих и обратных трубопроводах тепловых сетей (до и после грязевиков);
п) давления воды в питательных магистралях;
р) давления жидкого и газообразного топлива в магистралях перед котлами.

Кроме того, в котельной устанавливают регистрирующие приборы для измерения:

а) температуры перегретого пара в общем паропроводе к потребителям;
б) температуры воды в подающих трубопроводах систем теплоснабжения и горячего водоснабжения и в каждом обратном трубопроводе;
в) температуры возвращаемого конденсата;
г) давления пара в общем паропроводе к потребителю (при требовании потребителя);
д) давления воды в каждом обратном трубопроводе системы теплоснабжения;
е) давления и температуры газа в общем газопроводе котельной;
ж) расхода воды в каждом падающем трубопроводе систем теплоснабжения и горячего водоснабжения (суммирующий);
з) расхода пара к потребителю (суммирующий);
и) расхода воды, поступающей на подпитку тепловой сети, при ее количестве 2 т/ч и более (суммирующий);
к) расхода циркуляционной воды горячего водоснабжения (суммирующий);
л) расхода возвращаемого конденсата (суммирующий);
м) расхода газа в общем газопроводе котельной (суммирующий);
н) расхода жидкого топлива в прямой и обратной магистралях (суммирующие).

Контроль и наблюдение за уровнем воды в паровом котле ведут с помощью водоуказательных приборов-водоуказательных стекол (рис. 5.56). Водоуказателъное стекло представляет собой стеклянную трубку, концы которой вставлены в головки кранов, соединенных с водяным и паровым пространством барабана. При расстоянии от площадки, с которой ведется наблюдение за уровнем воды, до оси барабана более 6 м или при плохой видимости водоуказательных приборов кроме установленных на барабане устанавливают сниженные указатели уровня (рис. 5.57). Эти указатели работают по принципу уравновешивания двух столбов воды в сообщающихся трубках с помощью специально окрашенной жидкости с плотностью, большей чем плотность воды.

Для измерения давления воды и пара на котлах устанавливают манометры. Манометр к котлу присоединяют с помощью изогнутой трубки в виде петли-сифона. В сифоне вследствие конденсации пара образуется водяной затвор, предохраняющий механизм прибора от теплового воздействия пара.

Манометр снабжается трехходовым краном с фланцем для присоединения контрольного прибора. На шкале манометра красной чертой отмечено максимально допустимое давление в данном котле, при превышении которого работа запрещена.

Рис. 5.56.

Для измерения температуры воды устанавливают термометры различных типов и конструкций.

Для измерения разрежения в топке и тяги за котлом устанавливают тягонапоромеры. Они, как правило, бывают жидкостными (рис. 5.58). Шкала тягонапоромера расположена вдоль наклонной трубки и с помощью винта может передвигаться для установки стрелки в нулевое положение против первоначального уровня жидкости. Заполняться прибор может подкрашенной водой или спиртом. На котле тягонапоромер устанавливают горизонтально с помощью уровня.

Для измерения расходов используют расходомеры различных видов.

Рис. 5.57.

/ - расширительный сосуд; 2 - соединительные трубки; 3, 6 - верхняя и нижняя водоуказательные колонки; 4 - конденсационный сосуд; 5 - дренажная трубка

Рис. 5.58. Жидкостный тягонапоромер ТНЖ

1 - шкала; 2 - наклонная стеклянная трубка; 3 - стеклянный сосуд; 4, 5 - штуцеры для подключения прибора; 6 - уровень; 7 - винт перемещения шкалы