Кип в котельной что это

КИП И А

Для того чтобы обеспечить безопасную экономичную работу современной котельной и уменьшить количество обслуживающего персонала, ее необходимо оснастить контрольно-измерительными приборами и автоматикой (КИП И А).

В зависимости от устройства, характера фиксирования показаний и назначения приборы разделяют на показывающие и самопишущие (регистрирующие) суммирующие (счетчики) и сигнализирующие. По условиям применения и точности, показаний приборы делятся на рабочие, испульзуемые для практических целей и образцовые ,служащие для проверки рабочих приборов и средств измерения.

В показывающих приборах отсчетным устройством являются шкала и стрелка. На шкале нанесены отметки, соответствующие некоторому значению измеряемой величины. Промежуток между двумя соседними отметками называется делением шкалы А, а разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам — ценой деления шкалы. Шкалы бывают равномерные с делениями постоянной длины и с неравномерные делениями различной длины. Наибольшее и наименьшее значении измеряемой данным прибором величины называются пределами измерения прибора (КИП И А).

Степень приближения результатов измерения к истинному значению измеряемой величины называют точностью измерения. Точность измерения оценивают величиной погрешности. Погрешности подразделяют на систематические, случайные и промахи.

Систематическими называются погрешности, остающиеся постоянными или изменяющиеся по определенному закону. Такие погрешности можно изучить и учесть в результатах измерения путем введении поправок.

Случайными называют погрешности, принимающие при повторных измерениях различные взаимо несвязанные положительные или отрицательные значения, поэтому их нельзя, как систематические, исключить из результатов измерения. Но при проведении ряда повторных измерений можно, пользуясь теорией вероятности и математической статистики, несколько уточнить результаты измерения.

Промахами называют грубые ошибки, допущенные в процессе измерения, т. е. погрешности, существенно превышающие систематические или случайные погрешности, оправдываемые объективными условиями измерения. Причинами промахов являются чаще всего ошибки наблюдателя или неисправности устройств информации.

В самопишущих приборах запись ведется автоматически специальным пером на непрырывно движущуюся в течение всего времени включения прибора диаграммную ленту или дисковый диаграммный бланк, вращение которого производится электродвигателем или часовым механизмом. Многие контрольно-измерительные приборы (КИП И А) состоят из двух частей: первичного прибора, устанавливаемого непосредственно в месте измерения, и вторичного прибора вязанного с первичным, и показывающего, записывающего или суммирующего получаемую информацию. Для каждого типа прибора определено значение (в процентах) допустимой погрешности показаний измеряемой величины.

Показывающие приборы устанавливают в хорошо освещенных, доступных и удобных для пользования местах. Вторичные приборы обычно размещают на специальном щите, на который могут быть вынесены также приборы автоматики. Правила монтажа, присоединения приборов, расположение чувствительных элементов в потоке, а также порядок их обслуживания изложены в инструкциях заводов-изготовителей. Все контрольно-измерительные приборы (КИП И А) подлежат периодической проверке в сроки, установленные Государственным комитетом стандартов, не должны иметь клеймо или пломбу.

Используемая автоматика должна отвечать характеру работы технологического оборудования котельных. С помощью автоматики в котельной обычно решаются следующие задачи: регулирование в определенных пределах заранее заданных значений величин, характеризующих технологический процесс; управление работой установки; защита оборудования котельной от повреждений из-за нарушения процессов; блокировка, обеспечивающая автоматическое включение и выключение оборудования с определенной последовательностью, обусловленной технологическим процессом.

Ниже перечислены основные изменяемые величины и точки замера в отопительных котельных установках.

• По тракту топливоподачи. В котельных, работающих на жидком и газообразном топливе, устанавливают объемные или скоростные расходомеры.
• По газовому тракту. Обычно замеряют разрежение в топке, за котлом, перед дымососом. Измеряют температуру и проводят анализ газов за котлом. В котельных малой мощности, как правило, используют показывающие приборы, в крупных котельных — самопишущие.
• По тракту питания котла водой. Замеряют расход воды на котельную в целом, а также давление ее на отдельных участках трубопроводов. Обычно используют показывающие приборы.
• По паровому тракту. Замеряют давление в паровом котле и перед потребителями пара в самой котельной паро-водонагревателями. Замеряют и записывают расход пара, подаваемого потребителям.
• По водоподготовке. Регистрируют расход воды, идущей на химическую очистку и после нее, замеряют ее температуру (ртутными термометрами) и давление в различных точках тракта.
• По паро-водоподогревательной установке. В основном замеряют расход воды и пара, температуру воды до и после установки, а также давление в трактах воды и пара. Регистрируют лишь расход воды и температуру после установки.
• По сетевым и подпиточным насосам. Обычно замеряют расход воды, подаваемой в сеть и на подпитку, давление в различных точках водяного тракта и температуру воды, поступающей из теплосети. Регистрируют лишь количество подпиточной воды. Самым минимальным количеством приборов в котельной является то, которое требуется для проведения тепловых испытаний, при котором определяют ее КПД и составляют тепловой баланс.

Котельный завод Энергия-СПБ оснащает контрольно-измерительными приборами и автоматикой (КИП И А) оборудование. Транспортирование автоматики и другого котельно-вспомогательного оборудования осуществляется автотранспортом, ж/д полувагонами и речным транспортом. Котельный завод поставляет продукцию во все регионы России и Казахстана.

Приборы и автоматика котельных

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);
— уменьшения разряжения в топке;
— 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);
— погасания факела горелок, отключение которых при работе котла не допускается;
— неисправности цепей защиты, включая исчезновение напряжения.
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 дифманометрический уровнемер, 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.

Рубрика: Полезное Метки: Приборы КИПиА, Приборы котельных, Теория

One thought on “ Приборы и автоматика котельных ”

1. майклеарианец 30.12.2019 крутая тема, вообще кул

Лекция 16.4: Контрольно-измерительные приборы (КИП) в котельной установке

Контрольно-измерительные приборы (КИП) — приборы для измерения давления, температуры, расхода различных сред, уровня жид костей и состава газов, а также приборы безопасности, установленные в котельной.

Измерительный прибор — техническое средство измерения, обеспечивающее выработку сигнала измерительной информации в удобной для наблюдателя форме.

Различают показывающие и самопишущие индикаторные приборы. Приборы характеризуют диапазоном, чувствительностью и погрешностью измерений.

Приборы для измерения давления. Давление измеряют манометрами, тягонапомерами (малые давления и разряжения), барометрами и анероидами (атмосферное давление). Измерения производят с использованием явления деформации упругих элементов, изменения уровней жидкости, на которую воздействует давление и др.

Манометры и тягонапоромеры деформационного типа содержат упругий элемент (гнутые полые пружины или плоские мембраны или мембранные коробки), перемещающиеся под действием давления среды, передающегося от измерительного зонда во внутреннюю полость элемента через штуцер. Перемещение упругого элемента передается через систему тяг, рычагов и зубчатых зацеплений стрелке, фиксирующей на шкале измеряемую величину. К трубопроводам воды манометры присоединяют посредством прямого штуцера, а к паропроводам посредством изогнутой сифонной трубки (конденсатора). Между сифонной трубкой и манометром устанавливают трехходовой кран, позволяющей сообщать манометр с атмосферой (стрелка покажет ноль) и продуть сифонную трубку.

Жидкостные манометры изготавливают в виде прозрачных (стеклянных) трубок, частично заполненных жидкостью (подкрашенным спиртом) и соединенных с источниками давлений (сосуд-атмосфера). Трубки могут устанавливать вертикально (U-образный манометр) или наклонно (микроманометр). О величине давления судят по перемещению уровней жидкости в трубках.

Приборы для измерения температуры. Измерение температуры осуществляют с помощью жидкостных, термоэлектрических термометров, оптических пирометров, термометров сопротивления и др.

В жидкостных термометрах под действием теплового потока происходит расширение (сжатие) нагреваемой (охлаждаемой) жидкости внутри запаянной стеклянной трубки. Чаще всего в качестве заполняющей жидкости используют: ртуть от -35 до +600 0 С и спирт от -80 до +60 0 С. Термоэлектрические термометры (термопары) выполняют в виде сваренных между собой с одного конца электродов (проволок) из разнородных материалов помещенных в металлический корпус и изолированных от него. При нагревании (охлаждении) на стыке термоэлектродов (в спае) возникает электродвижущая сила (ЭДС) и на свободных концах появляется разность потенциалов — напряжение, которое измеряют вторичным прибором. В зависимости от уровня измеряемых температур применяют термопары: платинородий — платиновые (ПП) — от -20 до +1300 0 С, хромель-алюмелевые (ХА) — от -50 до +1000 0 С, хромель-копелевые (ХК) — от -50 до +600 0 С и медь — константановые (МК) — от -200 до +200 0 С.

Принцип действия оптических пирометров основан на сопоставлении светимости измеряемого объекта (например, факела горящего топлива) со светимостью нити, нагреваемой от источника тока. Их применяют для измерения высоких температур (до 6000 0 С).

Термометр сопротивления работает на принципе измерения электрического сопротивления чувствительного элемента (тонкой проволоки намотанной на каркас или полупроводникового стрежня) под действием теплового потока. В качестве проволочных термометров сопротивления применяют платиновые (от -200 до +75 0 С) и медные (от -50 до +180 0 С); в полупроводниковых термометрах (терморезисторах) используют медно-марганцевые (от -70 до +120 0 С) и кобальт — марганцевые (от -70 до +180 0 С) чувствительные элементы.

Приборы для измерения расхода. Измерение расхода жидкости или газа в котельной осуществляют или дроссельными или суммирующими приборами.

Дроссельный расходомер с переменным перепадом давления состоит из диафрагмы, представляющей собой тонкий диск (шайбу) с отверстием цилиндрической формы, центр которого совпадает с центром сечения трубопровода, прибора измеряющего перепад давлений и соединительных трубок.

Суммирующий прибор определяет расход среды по частоте вращения установленного в корпусе или рабочего колеса или ротора.

Приборы для измерения уровня жидкости. Водоуказательные приборы (стекла) предназначены для постоянного наблюдения за положением уровня воды в верхнем барабане котельного агрегата.

Для этой цели на последнем устанавливают не менее двух водоуказательных приборов прямого действия с плоскими, гладкими или рифлеными стеклами. При высоте котельного агрегата более 6 м устанавливают также сниженные дистанционные указатели уровня воды.

Приборы безопасности — устройства автоматически прекращающие подачу топлива к горелкам при снижении уровня воды ниже допустимого. Кроме того паровые и водогрейные котельные агрегаты, работающие на газообразном топливе, при подаче воздуха в горелки от дутьевых вентиляторов оборудуют устройствами, автоматически прекращающими подачу газа в горелки при падении давления воздуха ниже допустимого.

Кип в котельной что это

Контрольно — измерительные приборы и системы автоматического регулирования работы котельной установки.

КИП котельной установки предназначаются для определения текущих значений параметров ее работы с целью соблюдения эксплуатационного режима, а также наладки этого режима.

а) манометры для измерения давления насыщенного пара в барабане котла, давления перегретого пара в выходном коллекторе пароперегревателя и давления питательной воды перед регулирующими питательными органами;

б) термопары, термометры сопротивления и термометры для измерения температуры питательной воды и перегретого пара;

в) термопары для измерения температуры дымовых газов за пароперегревателем, за экономайзером и за воздухоподогревателем, а также для измерения температуры воздуха, поступающего в воздухоподогреватель и за ним;

г) тягомеры для измерения разрежения в верхней точке топки;

д) расходомеры для измерения количества питательной воды и количества производимого пара;

е) автоматические газоанализаторы для определения содержания СО и О в дымовых газах.

Системы автоматического регулирования работы котельной установки имеют назначение автоматически воссоздавать при непрерывно изменяющейся нагрузки наиболее экономичный и надежный режим работы установки. Таким образом системы автоматического регулирования должны обеспечивать поддержание давления пара в заданных пределах и соответствие температуры пара отбираемому его количеству.

Автоматическое регулирование температуры пара осуществляется в паропроводе, идущем от котла. Импульс от него передается на регулирующий клапан, установленный на линии питательной воды поступающей через пароохладитель или на линии впрыска дистиллята при работе впрыскивающего пароохладителя.

Автоматическое регулирование давления пара осуществляется за счет регулирования процесса сжигания топлива.

Для автоматического регулирования уровня воды в барабане котла применяется двухимпульсный автоматический регулятор или сигнализаторы предельных уровней включенные в реле пуска питательного насоса. Сигнализатор верхнего уровня разрывает цепь питательного насоса, а сигнализатор нижнего уровня, наоборот, замыкает включая питательный насос.

Следовательно судовые котлы оборудуются системами автоматического регулирования процессов:

— питания и горения, и третий процесс — перегрева пара;

— утилизационные котельные установки — подачи питательной воды в сепаратор и поддержания заданного давления пара (температуры воды на выходе из водогрейного котла).

Средства защиты котлов

Для обеспечения безаварийной работы судовых котлов, они оборудуются специальными средствами защиты и сигнализации по параметрам, отклонение которых может привести к аварии котла. К таким параметрам относится уровень воды, давление пара, наличие факела горящего топлива и подачи воздуха в топку.

Защита по аварийному снижению уровня воды в барабане включает сигнализацию (световую, звуковую, а также быстрозапорный клапан, прекращающий подачу топлива к форсункам). При чрезмерном повышении уровня воды также включается защита, исключающая дальнейшее ненормальное повышения уровня. Устойчивое горение топлива контролируется фотодатчиком. При погасании факела сигнал от фотодатчика через усилитель поступает на быстрозапорный клапан топливоподачи и на сигнальное устройство. Предусматривается при розжиге блокировка с вентилятором, обеспечивающая вентиляцию топки перед розжигом, во избежание взрыва в топке из-за воспламенения горючих скопившихся газов. Аналогично действует быстрозапорный клапан и в случае обрыва подачи топлива к топочным устройствам. При этом также дополнительно включается сигнализация.

Приборы и автоматика котельных

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);
— уменьшения разряжения в топке;
— 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);
— погасания факела горелок, отключение которых при работе котла не допускается;
— неисправности цепей защиты, включая исчезновение напряжения.
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 дифманометрический уровнемер, 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.

Курс лекций для специальности 140104 москва 2011

Контрольно-измерительные приборы и автоматика (КИПиА) предназначены для измерения, контроля и регулирования температуры, давления, уровня воды в барабане и обеспечивают безопасную работу теплогенераторов и теплоэнергетического оборудования котельной.

1. Измерение температуры.

Для измерения температуры рабочего тела используются манометрические и ртутные термометры. В трубопровод вваривают гильзу из нержавеющей стали, конец которой должен доходить до центра трубопровода, заполняют ее маслом и опускают в нее термометр.

Манометрический термометр состоит из термобаллона, медной или стальной трубки и трубчатой пружины овального сечения, соединенной рычажной передачей с показывающей стрелкой.

Рис. 3.1. Манометрический термометр

1-термобаллон; 2-соединительный капилляр; 3-тяга; 4-стрелка; 5-циферблат; 6-манометрическая пружина; 7-трибко-секторный механизм

Вся система заполняется инертным газом (азотом) под давлением 1…1,2 МПа. При повышении температуры давление в системе увеличивается, и пружина через систему рычагов приводит в движение стрелку. Показывающие и самопишущие манометрические термометры прочнее стеклянных и допускают передачу показаний на расстояние до 60 м.

Действие термометров сопротивления – платиновых (ТСП) и медных (ТСМ) основано на использовании зависимости электрического сопротивления вещества от температуры.

Рис. 3.2. Термометры сопротивления платиновые, медные

Действие термоэлектрического термометра основано на использовании зависимости термоЭДС термопары от температуры. Термопара как чувствительный элемент термометра состоит из двух разнородных проводников (термоэлектродов), одни концы которых (рабочие) соединены друг с другом, а другие (свободные) подключены к измерительному прибору. При различной температуре рабочих и свободных концов в цепи термоэлектрического термометра возникает ЭДС.

Наибольшее распространение имеют термопары типов ТХА (хромель-алюмель), ТХК (хромель-копель). Термопары для высоких температур помещают в защитную (стальную или фарфоровую) трубку, нижняя часть которой защищена чехлом и крышкой. У термопар высокая чувствительность, малая инерционность, возможность установки самопишущих приборов на большом расстоянии. Присоединение термопары к прибору производится компенсационными проводами.

2. Измерение давления.

Для измерения давления используются барометры, манометры, вакуумметры, тягомеры и др., которые измеряют барометрическое или избыточное давление, а также разрежение в мм вод. ст., мм рт. ст., м вод. ст., МПа, кгс/см 2 , кгс/м 2 и др. Для контроля работы топки котла (при сжигании газа и мазута) могут быть установлены следующие приборы:

1) манометры (жидкостные, мембранные, пружинные) – показывают давление топлива на горелке после рабочего крана;

Рис. 3.3. Деформационные манометры:

1 — мембрана; 2 — активный и компенсирующий тензорезистор; 3 — консоль; 4-стрелка

2) манометры (U-образные, мембранные, дифференциальные) – показывают давление воздуха на горелке после регулирующей заслонки;

3) тягомеры (ТНЖ, мембранные) – показывают разрежение в топке.

Тягонапоромер жидкостный (ТНЖ) служит для измерения небольших давлений или разрежений.

Рис. 3.4. Тягонапоромер типа ТНЖ-Н

Для получения более точных показаний применяют тягомеры с наклонной трубкой, один конец которой опущен в сосуд большого сечения, а в качестве рабочей жидкости применяют спирт (плотностью 0,85 г/см 3 ), подкрашенный фуксином. Баллончик соединяется штуцером «+» с атмосферой (барометрическое давление), и через штуцер заливается спирт. Стеклянная трубка штуцером «−» (разрежение) соединяется с резиновой трубкой и топкой котла. Один винт устанавливает «нуль» шкалы трубки, а другой – горизонтальный уровень на вертикальной стенке. При измерении разрежения импульсную трубку присоединяют к штуцеру «−», а барометрического давления – к штуцеру «+».

Пружинный манометр предназначен для показания давления в сосудах и трубопроводах и устанавливается на прямолинейном участке. Чувствительным элементом служит латунная овально-изогнутая трубка, один конец которой вмонтирован в штуцер, а свободный конец под действием давления рабочего тела выпрямляется (за счет разности внутренней и наружной площадей) и через систему тяги и зубчатого сектора передает усилие на стрелку, установленную на шестеренке. Этот механизм размещен в

корпусе со шкалой, закрыт стеклом и опломбирован. Шкала выбирается из условия, чтобы при рабочем давлении стрелка находилась в средней трети шкалы. На шкале должна быть установлена красная линия, показывающая допустимое давление.

В электроконтактных манометрах ЭКМ на шкале установлены два задаточных неподвижных контакта, а подвижный контакт – на рабочей стрелке.

Рис. 3.5. Манометр с электроконтактной приставкой ТМ-610

При соприкосновении стрелки с неподвижным контактом электрический сигнал от них поступает на щит управления и включается сигнализация. Перед каждым манометром должен быть установлен трехходовой кран для продувки, проверки и отключения его, а также сифонная трубка (гидрозатвор, заполненный водой или конденсатом) диаметром не менее 10 мм для предохранения внутреннего механизма манометра от воздействия высоких температур. При установке манометра на высоте до 2 м от уровня площадки наблюдения диаметр его корпуса должен быть не менее 100 мм; от 2 до 3 м – не менее 150 мм; 3…5 м – не менее 250 мм; на высоте более 5 м – устанавливается сниженный манометр. Манометр должен быть установлен вертикально или с наклоном вперед на угол до 30° так, чтобы его показания были видны с уровня площадки наблюдения, а класс точности манометров должен быть не ниже 2,5 – при давлении до 2,5 МПа и не ниже 1,5 – от 2,5 до 14 МПа.

Манометры не допускаются к применению, если отсутствует пломба (клеймо) или истек срок проверки, стрелка не возвращается к нулевому показанию шкалы (при отключении манометра), разбито стекло или имеются другие повреждения. Пломба или клеймо устанавливаются Госстандартом при проверке один раз в год.

Проверка манометра должна производиться оператором при каждой приемке смены, а администрацией – не реже одного раза в 6 месяцев с использованием контрольного манометра. Проверка манометра производится в следующей последовательности:

1) заметить визуально положение стрелки;

2) ручкой трехходового крана соединить манометр с атмосферой – стрелка при этом должна стать на нуль;

3) медленно повернуть ручку в прежнее положение – стрелка должна стать на прежнее (до проверки) положение;

4) повернуть ручку крана по часовой стрелке и поставить ее в положение, при котором сифонная трубка будет соединена с атмосферой – для продувки; 5) повернуть ручку крана в обратную сторону и установить ее на несколько минут в нейтральное положение, при котором манометр будет разобщен от атмосферы и от котла – для накопления воды в нижней части сифонной трубки;

6) медленно повернуть ручку крана в том же направлении и поставить ее в исходное рабочее положение – стрелка должна стать на прежнее место.

Для проверки точности показаний манометра к контрольному фланцу скобой присоединяют контрольный (образцовый) манометр, а ручку крана ставят в положение, при котором оба манометра соединены с пространством, находящимся под давлением. Исправный манометр должен давать одинаковые показания с контрольным манометром, после чего результаты заносят в журнал контрольных проверок.

Манометры должны устанавливаться на оборудовании котельной:

1) в паровом котельном агрегате – теплогенераторе: на барабане котла, а при наличии пароперегревателя – за ним, до главной задвижки; на питательной линии перед вентилем, регулирующим питание водой; на экономайзере – входе и выходе воды до запорного органа и предохранительного клапана; на

водопроводной сети – при ее использовании;

2) в водогрейном котельном агрегате – теплогенераторе: на входе и выходе воды до запорного вентиля или задвижки; на всасывающей и нагнетательной линиях циркуляционных насосов, с расположением на одном уровне по высоте; на линиях подпитки теплосети. На паровых котлах паропроизводительностью более 10 т/ч и водогрейных с теплопроизводительностью более 6 МВт обязательна установка регистрирующего манометра.

3. Водоуказательные приборы.

При работе парового котла уровень воды колеблется между низшим и высшим положениями. Низший допускаемый уровень (НДУ) воды в барабанах паровых котлов устанавливается (определяется) для исключения возможности перегрева металла стенок элементов котла и обеспечения надежного поступления воды в опускные трубы контуров циркуляции. Положение высшего допускаемого уровня (ВДУ) воды в барабанах паровых котлов определяется из условий предупреждения попадания воды в паропровод или пароперегреватель. Объем воды, содержащийся в барабане между высшим и низшим уровнями, определяет «запас питания», т.е. время, позволяющее котлу работать без поступления в него воды.

На каждом паровом котле должно быть установлено не менее двух указателей уровня воды прямого действия. Водоуказательные приборы должны устанавливаться вертикально или с наклоном вперед, под углом не более 30°, чтобы уровень воды был хорошо виден с рабочего места. Указатели уровня воды соединяются с верхним барабаном котла с помощью прямых труб длиной до 0,5 м и внутренним диаметром не менее 25 мм или более 0,5 м и внутренним диаметром не менее 50 мм.

В паровых котлах с давлением до 4 МПа применяют водоуказательное стекло (ВУС) – приборы с плоскими стеклами, имеющими рифленую поверхность, в которых продольные канавки стекла отражают свет, благодаря чему вода кажется темной, а пар светлым. Стекло вставлено в рамку (колонку) с шириной смотровой щели не менее 8 мм, на которой должны быть указаны допустимые верхний ВДУ и нижний НДУ воды (в виде красных стрелок), а высота стекла должна превышать допускаемые пределы измерения не менее чем на 25 мм с каждой стороны. Стрелка НДУ устанавливается на 100 мм выше огневой линии котла.

Огневая линия – это наивысшая точка соприкосновения горячих дымовых газов с неизолированной стенкой элемента котла.

Водоуказательные приборы для отключения их от котла и проведения продувки снабжены запорной арматурой (кранами или вентилями). На арматуре должны быть четко указаны (отлиты, выбиты или нанесены краской) направления открытия или закрытия, а внутренний диаметр прохода должен быть не менее 8 мм. Для спуска воды при продувке предусматривается двойная воронка с защитными приспособлениями и отводная труба для свободного слива, а продувочный кран устанавливается на огневой линии котла.

Оператор котельной должен проверять водоуказательное стекло методом продувки не менее одного раза в смену, для чего следует:

1) убедиться, что уровень воды в котле не опустился ниже НДУ;

2) заметить визуально положение уровня воды в стекле;

3) открыть продувочный кран – продуваются паровой и водяной краны;

4) закрыть паровой кран, продуть водяной;

5) открыть паровой кран – продуваются оба крана;

6) закрыть водяной кран, продуть паровой;

7) открыть водяной кран – продуваются оба крана;

8) закрыть продувочный кран и наблюдать за уровнем воды, который должен быстро подняться и колебаться около прежнего уровня, если стекло не было засорено.

Не следует закрывать оба крана при открытом продувочном кране, так как стекло остынет и при попадании на него горячей воды может лопнуть. Если после продувки вода в стекле поднимается медленно или заняла другой уровень, или не колеблется, то необходимо повторить продувку, а если повторная продувка не дает результатов – необходимо прочистить засоренный канал.

Резкое колебание воды характеризует ненормальное вскипание за счет повышенного содержания солей, щелочей, шлама или отбора пара из котла больше, чем его вырабатывается, а также загорания сажи в газоходах котла.

Слабое колебание уровня воды характеризует частичное «закипание» или засорение водяного крана, а если уровень воды выше нормального – «закипание» или засорение парового крана. При полном засорении парового крана пар, находящийся над уровнем воды, конденсируется, вследствие чего вода полностью и быстро заполняет стекло до самого верха. При полном засорении водяного крана уровень воды в стекле будет медленно повышаться вследствие конденсации пара или займет спокойный уровень, опасность которого в том, что, не заметив колебания уровня воды и видя ее в стекле, можно подумать, что воды в котле достаточно.

Недопустимо повышать уровень воды выше ВДУ, так как вода пойдет в паропровод, что приведет к гидравлическому удару и разрыву паропровода.

При снижении уровня воды ниже НДУ категорически запрещается питать паровой котел водой, так как при отсутствии воды металл стенок котла сильно нагревается, становится мягким, а при подаче воды в барабан котла происходит сильное парообразование, что приводит к резкому увеличению давления, утончению металла, образованию трещин и разрыву труб.

Если расстояние от площадки наблюдения за уровнем воды более 6 м, а также в случае плохой видимости (освещения) приборов должны быть установлены два сниженных дистанционных указателя уровня; при этом на барабанах котла допускается установка одного ВУС прямого действия. Сниженные указатели уровня должны присоединяться к барабану на отдельных штуцерах и иметь успокоительное устройство.

4. Измерение и регулирование уровня воды в барабане.

Мембранный дифференциальный манометр (ДМ) используется для пропорционального регулирования уровня воды в барабанных паровых котлах.

Рис. 3.6. Мембранный показывающий дифференциальный манометр с вертикальной мембраной

1 — «плюсовая» камера; 2 — «минусовая» камера; 5 — чувствительная гофрированная мембрана; 4— передающий шток; 5 — передаточный механизм; 6 — предохранительный клапан и соответственно указательной стрелки, отсчитывающей на шкале прибора измеряемое давление

Манометр состоит из двух мембранных коробок, сообщающихся через отверстие в диафрагме и заполненных конденсатом. Нижняя мембранная коробка установлена в плюсовой камере, заполненной конденсатом, а верхняя – в минусовой камере, заполненной водой и соединенной с измеряемым объектом (верхним барабаном котла). С центром верхней мембраны соединен сердечник индукционной катушки. При среднем уровне воды в барабане котла перепада давления нет и мембранные коробки уравновешены.

При повышении уровня воды в барабане котла давление в минусовой камере увеличивается, мембранная коробка сжимается, и жидкость перетекает в нижнюю коробку, вызывая перемещение сердечника вниз. При этом в обмотке катушки образуется ЭДС, которая через усилитель подает сигнал на исполнительный механизм и прикрывает вентиль на питательной линии, т.е. уменьшает подачу воды в барабан. При понижении уровня воды ДМ работает в обратной последовательности.

Уровнемерная колонка УК предназначена для позиционного регулирования уровня воды в барабане котла.

Рис. 3.7. Колонка уровнемерная УК-4

Она состоит из цилиндрической колонки (трубы) диаметром около 250 мм, в которой вертикально установлены четыре электрода, способные контролировать высший и низший допускаемые уровни воды (ВДУ и НДУ), высший и низший рабочие уровни воды в барабане (ВРУ и НРУ), работа которых основана на электропроводности воды. Колонка сбоку соединена с паровым и водным объемом барабана котла с помощью труб, имеющих краны. Внизу колонка имеет продувочный кран.

При достижении уровня воды ВРУ – включается реле и контактором разрывается цепь питания магнитного пускателя, отключая привод питательного насоса. Питание котла водой прекращается. Уровень воды в барабане понижается, и при снижении его ниже НРУ – происходит обесточивание реле и включение питательного насоса. При достижении уровня воды ВДУ и НДУ электрический сигнал от электродов через блок управления идет к отсекателю подачи топлива в топку.

5. Приборы для измерения расхода.

Для измерения расхода жидкостей (воды, мазута), газов и пара применяют расходомеры:

1) скоростные объемные, измеряющие объем жидкости или газа по скорости потока и суммирующие эти результаты;

2) дроссельные, с переменным и постоянным перепадом давлений или ротаметры.

В рабочей камере скоростного объемного расходомера (водомера, нефтемера) установлена крыльчатая или спиральная вертушка, которая вращается от поступающей в прибор жидкости и передает расход счетному механизму.

Объемный ротационный счетчик (типа РГ) измеряет суммарный расход газа до 1000 м 3 /ч, для чего в рабочей камере размещены два взаимно перпендикулярных ротора, которые под действием давления протекающего газа приводятся во вращение, каждый оборот которого передается через зубчатые колеса и редуктор счетному механизму.

Дроссельные расходомеры с переменным перепадом давления имеют сужающие устройства – нормальные диафрагмы (шайбы) камерные и бескамерные с отверстием, меньшим сечения трубопровода.

При прохождении потока среды через отверстие шайбы скорость ее повышается, давление за шайбой уменьшается, а перепад давления до и после дроссельного устройства зависит от расхода измеряемой среды: чем больше количество вещества, тем больше перепад.

Разность давлений до и после диафрагмы измеряется дифференциальным манометром, по измерениям которого можно вычислить скорость протекания жидкости через отверстие шайбы. Нормальная диафрагма выполняется в виде диска (из нержавеющей стали) толщиной 3…6 мм с центральным отверстием, имеющим острую кромку, и должна располагаться со стороны входа жидкости или газа и устанавливаться между фланцами на прямом участке трубопровода. Импульс давления к дифманометру производится через отверстия из кольцевых камер или через отверстие с обеих сторон диафрагмы.

Для измерения расхода пара на импульсных трубках к дифманометру устанавливают уравнительные (конденсационные) сосуды, предназначенные для поддержания постоянства уровней конденсата в обеих линиях. При измерении расхода газа дифманометр следует устанавливать выше сужающего устройства, чтобы конденсат, образовавшийся в импульсных трубках, мог стекать в трубопровод, а импульсные трубки по всей длине должны иметь уклон к газопроводу (трубопроводу) и подключаться к верхней половине шайбы. Расчет диафрагм и монтаж на трубопроводах производят в соответствии с правилами.

6. Газоанализаторы предназначены для контроля полноты сгорания топлива, избытка воздуха и определения в продуктах сгорания объемной доли углекислого газа, кислорода, окиси углерода, водорода, метана.

По принципу действия они делятся на:

1) химические (ГХП, Орса, ВТИ), основанные на последовательном поглощении газов, входящих в состав анализируемой пробы;

2) физические , работающие по принципу измерения физических параметров (плотности газа и воздуха, их теплопроводности);

3) хроматографические , основанные на адсорбции (поглощении) компонентов газовой смеси определенным адсорбентом (активированным углем) и последовательной десорбции (выделении) их при прохождении колонки с адсорбентом газом.

3.1. Приборы безопасности

На каждом теплогенераторе должны быть предусмотрены приборы безопасности, обеспечивающие своевременное и надежное автоматическое отключение котла или его элементов при недопустимых отклонениях от заданных режимов эксплуатации. Паровые котлы должны иметь автоматические регуляторы питания и звуковые сигнализаторы верхнего и нижнего предельных положений уровней воды.

При камерном сжигании топлива все теплогенераторы оборудуются устройствами и приборами, которые автоматически прекращают подачу топлива к горелкам в случаях:

а) повышения или понижения давления газообразного топлива перед горелками за пределы установленных норм;

б) понижения давления жидкого топлива перед горелками до предельных значений (за исключением ротационных форсунок);

в) понижения или повышения уровня воды в барабане;

г) погасания факела горелок в топке;

д) отключении дымососов и вентиляторов, прекращения тяги, уменьшения разрежения в топке;

е) понижения давления воздуха перед горелками (с принудительной подачей воздуха).

Кроме того, в водогрейных котлах, во избежание гидравлического удара трубопроводов, автоматически прекращается подача топлива к горелкам в случаях:

а) повышения давления воды в выходном коллекторе более чем на 5 % расчетного или разрешенного давления;

б) понижения давления воды в выходном коллекторе котла до значения, соответствующего давлению насыщения;

в) повышения температуры воды на выходе из котла до значения, меньшего на 20 °С температуры насыщения;

г) уменьшения расхода воды через котел до значения, при котором недогрев воды до кипения на выходе из котла при максимальной нагрузке и рабочем давлении в выходном коллекторе достигает 20 °С.

Автоматика безопасности (АБ) состоит из датчиков, щита управления со звуковой и световой сигнализацией, клапанов-отсекателей газа. Датчики контролируют аварийные значения: газа среднего давления, давления пара в котле, давления воды на выходе из котла – электроконтактным манометром (ЭКМ); наличие пламени – фотодатчиком (ФД); газа низкого давления, давления воздуха перед горелкой, разрежения в топке – датчиком тяги (ДТ) или датчиком напора тяги (ДНТ); температуры на выходе из котла – электроконтактным термометром (ЭКТ). Клапаны-отсекатели газа типа ПКН (ПЗК) с электромагнитом и газовые клапаны типа КГ или СВГМ регулируют и отсекают подачу газа. При аварийном значении контролируемого параметра срабатывает соответствующий датчик и подает электросигнал на щит управления, где также срабатывает схема и отключает напряжение с электромагнита ПКН, который закрывает подачу газа (т.е. срабатывает клапан-отсекатель). Одновременно включается звуковая сигнализация и загорается лампочка, показывающая причину отсечки газа. Оператор проверяет исправность АБ при приеме смены. Слесарь КИПиА один раз в 10 дней в присутствии оператора проверяет исправность АБ имитацией отсечки, а один раз в месяц в присутствии оператора и ответственного за газовое хозяйство проверяет исправность АБ с фактической отсечкой газа, в каждом случае делая запись в журнале АБ.

Рис 3.8. Оснащение парового котла устройствами безопасности (для режима 24- или 72-часовой эксплуатации без постоянного операторского надзора с двухпозиционным регулированием уровня воды).

ABV — вентиль продувки по солесодержанию (с ручной установкой); ASV — быстрозапорный продувочный вентиль с мембранным приводом; D — быстрозапорный продувочный вентиль с мембранным приводом; DB — ограничитель максимального давления; DR — регулятор давления; ELV — деаэрационный клапан; HWB — ограничитель наивысшего уровня воды; LFE — электрод для измерения электропроводности; МА – манометр; MV — управляющий клапан (трехходовой электромагнитный клапан); Р — насос питательной воды; RV — обратный клапан; SF1 – грязеловушка; SF2 — грязевой фильтр; SIV — предохранительный клапан; SW — вентиль питательной воды; WB — ограничитель уровня воды; WR — регулятор уровня воды; WSA — указатель уровня водя; Х — охладитель пробоотборника; А — шкаф автоматики фирмы Viessmann со схемой блокировки по превышению давления для эксплуатации без постоянного надзора

Контрольно — измерительные приборы

Надежная, экономичная и безопасная работа котельной с минимальным числом обслуживающего персонала может осуществляться только при наличии теплового контроля, автоматического регулирования и управления технологическими процессами, сигнализации и защиты оборудования.

Объем автоматизации принимается в соответствии с СНиП II — 35 — 76 и требованиями заводов — изготовителей тепломеханического оборудования. Для автоматизации применяются серийно выпускаемые контрольно-измерительные приборы и регуляторы. Разработка проекта автоматизации котельных выполняется на основании задания, составленного при выполнении теплотехнической части проекта. Общими задачами контроля и управления работой любой энергетической установки, в том числе котла, является обеспечение:

• выработки в каждый данный момент необходимого количества теплоты; (пара, горячей воды) 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.

Персонал, обслуживающий данный агрегат, постоянно должен иметь представление о режиме работы, что обеспечивается показаниями контрольно — измерительных приборов, которыми должен быть снабжен котельный и другие агрегаты. Как известно, все агрегаты котельных могут иметь установившийся и неустановившийся режимы; в первом случае параметры, характеризующие процесс, постоянны, во втором — переменны из-за изменяющихся внешних или внутренних возмущений, например нагрузки, теплоты сгорания топлива и т. п.

Агрегат или устройство, в котором необходимо регулировать процесс, называют объектом регулирования, параметр, поддерживаемый на определенном заданном значении — регулируемой величиной. Объект регулирования совместно с автоматическим регулятором образуют систему автоматического регулирования (САР). Системы могут быть стабилизирующими, программными, следящими, связанными и несвязанными между собой, устойчивыми и неустойчивыми.

Автоматизация котельной может быть полной, при которой оборудование управляется дистанционно с помощью приборов, аппаратов и других устройств, без участия человека, с центрального щита путем телемеханизации. Комплексная автоматизация предусматривает САР основного оборудования и наличие постоянного обслуживающего персонала. Иногда применяется частичная автоматизация, когда САР используют только для некоторых видов оборудования. Степень автоматизации котельной определяется путем технико — экономических расчетов. При осуществлении любой степени автоматизации обязательно соблюдение требований Госгортехнадзора к котлам разной производительности, давления и температуры. По этим требованиям ряд приборов являются обязательными, некоторые из них должны быть дублированы.

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

1. расхода пара, воды, топлива, иногда воздуха, дымовых газов;
2. давлений пара, воды, газа, мазута, воздуха и для измерения разрежения в элементах и газоходах котла и вспомогательного оборудования;
3. температур пара, воды, топлива, воздуха и дымовых газов;
4. уровня воды в барабане котла, циклонах, баках, деаэраторах, уровня топлива в бункерах и других емкостях;
5. качественного состава дымовых газов, пара и воды.

Рис. 10.1. Принципиальная схема теплового контроля работы котла со слоевой топкой.

К — котел; Т — топка; Э — водяной экономайзер; ПП — пароперегреватель; П — переключатель; контроль; 1 — разрежения; 2 — температуры; 3 — состава продуктов сгорания; 4, 5, 6 — давлений; 7, 8 — расхода.

Почти все контрольно-измерительные приборы состоят из воспринимающей части — датчика, передающей части и вторичного прибора, по которому отсчитывают измеряемую величину.

Вторичные контрольно-измерительные приборы могут быть указывающими, регистрирующими (самопишущими) и суммирующими (счетчиками). 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 предельные допускаемые для данного агрегата значения (давления в барабане уровня воды и т. д.) их замеряют непрерывно. Принципиальная схема теплового контроля за работой парового котла со слоевой топкой показана на рис. 10.1.

Агрегат имеет: три точки измерения давления рабочего тела — питательной воды, пара в котле и в общей магистрали; две точки измерения расхода — питательной воды и пара; одну точку — для анализа дымовых газов за водяным экономайзером; четыре точки измерения температур — газов за котлом и водяным экономайзером, питательной воды и перегретого пара и три точки измерения разрежений — в топке, за котлом и за водяным экономайзером.

Измерения температур и разрежений объединены каждое на один вторичный прибор с помощью переключателя. Регистрируются температуры уходящих газов, пара, состав дымовых газов, количество воды и пара, и они же суммируются раздельно. На щите стоят три манометра, два расходомера, газоанализатор, гальванометр и тягомер с переключателями; там же установлены электроизмерительные приборы для контроля за работой электродвигателей и ключи управления. Кроме приборов, выведенных на щит управления, часто применяется местная установка контрольно — измерительных приборов: термометров для измерения температур воды, пара, мазута; манометров и вакуумметров для измерения давления и вакуума; различных тягомеров и газоанализаторов.

Контрольно-измерительные приборы не только нужны для эксплуатации, но и для периодических испытаний, проводимых после ремонтов или реконструкции. С помощью автоматизации решаются задачи:

• регулирования в определенных пределах заранее заданных значений величин, характеризующих протекание процесса;
• управления — осуществления периодических операций — обычно дистанционно;
• защиты оборудования от повреждений из — за нарушений процессов;
• блокировки, которая обеспечивает автоматическое включение и выключение оборудования, вспомогательных механизмов и органов управления с определенной последовательностью, требующейся по технологическому процессу.

• запретительно — разрешающей, предотвращающей неправильные действия персонала при нормальном режиме эксплуатации;
• аварийной, вступающей в действие при режимах, могущих привести к травмированию персонала и повреждениям оборудования;
• для замещения, которая включает резервное оборудование взамен отключенного.

Автоматические регуляторы обычно получают импульсы от воспринимающей части контрольно-измерительных приборов или от специальных датчиков. Регулятор алгебраически суммирует импульсы, усиливает и преобразует их, а затем итоговый импульс передает в органы управления. Таким путем автоматизация установки сочетается с контролем. Величина регулируемого параметра измеряется чувствительным элементом и сравнивается с заданным значением, идущим от задатчика в виде управляющего воздействия. При отклонении регулируемой величины от заданного значения появляется сигнал рассогласования. На выходе регулятора вырабатывается сигнал, определяющий воздействие на объект через регулирующий орган и направленный на уменьшение рассогласования. Регулятор будет воздействовать до тех пор, пока регулируемый параметр не сравняется с заданным значением — постоянным или зависящим от нагрузки. Отклонение регулируемой величины от заданной может быть вызвано управляющим воздействием или возмущениями. Когда чувствительный элемент развивает усилия, достаточные для перемещения органа, воздействующего на объект, регулятор называют регулятором непосредственного или прямого действия. Обычно усилий чувствительного элемента оказывается недостаточно, и тогда применяется усилитель, получающий энергию извне, для которого чувствительный элемент является командным аппаратом. Усилитель вырабатывает сигнал, управляющий работой исполнительного механизма (сервомотора), воздействующего на регулирующий орган.

Системы автоматического регулирования (САР) решают задачи: стабилизации, при которой управляющее воздействие остается неизменным при всех режимах работы объекта, т. е. поддерживается постоянным давление, температура, уровень и некоторые другие параметры;

• слежения (следящие системы), когда регулируемая величина или параметр меняется в зависимости от значений другой величины, например при регулировании подачи воздуха в зависимости от расхода топлива;
• программного регулирования, когда значение регулируемого параметра изменяется во времени по заранее заданной программе. Последняя осуществляется при циклических процессах, например пусках и остановах оборудования.

Обычно САР представляют собой комбинацию нескольких указанных принципов регулирования. САР принято оценивать по их статическим и динамическим характеристикам, которые являются основой для выбора и пост роения системы. Поведение всякой САР, ее элементов и звеньев характеризуется зависимостями между выходными и входными величинами, в стационарном состоянии и при, переходных режимах. Эти зависимости составляют в виде дифференциальных уравнений, из которых можно получить передаточные функции для исследования свойств САР, ее элементов и звеньев. Другим способом является получение динамических характеристик, которые отражают поведение объекта или элемента при типовых воздействиях или возмущениях и называются кривыми разгона. В зависимости от характеристик объекты регулирования могут быть статическими и неустойчивыми.

Регуляторы САР могут быть без обратной связи, т. е. без отражения влияния характеристики регулирующего органа на регулируемую величину; с жесткой обратной связью, когда на работе регулирующего органа отражается состояние регулируемой величины, или с упругой обратной связью, когда регулирующий орган изменяет свое положение лишь после того, как процесс самовыравнивания регулируемой величины практически закончился. В качестве исполнительных механизмов применяются гидравлические поршневые сервомоторы, пневматические и электрические устройства, которые различаются по наличию н виду связи — жесткой или гибкой и числу датчиков этой связи — от одного до двух. Электронные и иные регуляторы в производственных, производственно — отопительных и отопительных котельных чаще всего используются для регулирования процесса горения, питания, температуры и других величин.

В общем случае система автоматического регулирования барабанного парового котла состоит из следующих систем, регулирования: процесса горения, температуры перегрева пара, питания (уровня воды в барабане) и водного режима. Задачей регулирования процесса горения в топке котла является поддержание расхода топлива в соответствии с расходом пара или теплоты, обеспечение подачи воздуха в топочное устройство в соответствии с расходом топлива для осуществления экономичного сжигания последнего и, наконец, регулирование давления дымовых газов на выходе из топки.

При установившемся режиме работы котельного агрегата принимается, что расход топлива и полезно использованная теплота пропорциональны расходу пара. Это видно из уравнения баланса теплоты:

Показателем равновесного состояния между поступлением топлива и расходом пара может быть постоянство давления пара в барабане котла или в паропроводе, а изменение давления служит импульсом для работы регулятора. Подача воздуха в топку должна производиться в количестве, необходимом для поддержания его избытка а, обеспечивающего экономичное сжигание топлива и равного:

Так как показания газоанализаторов запаздывают, то условились считать, что для выделения единицы теплоты при сжигании любого сорта и состава топлива требуется одинаковое количество кислорода, что вытекает из уравнения Вельтера — Бертье, по которому количество воздуха, м 3 /кг,

Зная количество теплоты по расходу пара, горячей воды или топлива, можно поддерживать расход воздуха пропорциональным расходу топлива, т. е. осуществлять схему «топливо — воздух». Схема больше всего пригодна при сжигании природного газа и жидкого топлива, у которых теплоту сгорания можно считать постоянной по времени и есть возможность измерять их расход. Правильность соотношения между поступлением топлива и воздуха может контролироваться при стационарном процессе по разрежению в топочной камере.

При переходных процессах может иметь место расхождение между количествами теплоты, выделенными сгоревшим топливом и воспринятыми в агрегате. Эта разница пропорциональна скорости изменения давления пара во времени а dp/dt, где а — коэффициент, учитывающий степень изменения скорости и называемый условно «импульсом по теплоте». Поэтому при использование импульса по расходу пара D к нему вводят корректирующий импульс по теплоте а dp/dt. Тогда суммарный импульс имеет вид: D + а dp/dt. При колебаниях величины Q_рн экономичность процесса не будет сохраняться, если не вводить дополнительную корректировку. Поэтому предложена схема регулирования «пар — воздух», в которой подача топлива регулируется по импульсу от давления пара, а регулятор воздуха получает импульс от алгебраической суммы импульсов по расходу пара, топлива и воздуха.

Регулирование количества удаляемых дымовых газов обычно ведется по разрежению в топочной камере. При нескольких котлоагрегатах ставится главный регулятор, получающий импульс по заданному расходу тепла, который подает корректирующие импульсы на регуляторы топлива или воздуха каждого из котлоагрегатов.

Кроме процесса горения, в паровых котлах обязательно автоматически регулируют подачу воды в барабан по импульсам от уровня воды, расхода пара и часто еще и расхода питательной воды. Ниже рассмотрены некоторые структурные схемы автоматического регулирования процессов в паровых и водогрейных котлах. Для паровых котлов с естественной циркуляцией необходима подача топлива в соответствии с нагрузкой по импульсу постоянства давления в барабане котла.

Применяемая для этого схема показана на рис. 10.2.

В схеме и остальных схемах приняты следующие обозначения: Д — датчик; РД — усилитель; З — задатчик; ИМ — исполнительный;

Рис. 10.2. Схема регулятора топлива.

Рис. 10.3. Схема регулятора воздуха по расходу газа.

Рис. 10.4. Схема регулятора воздуха для котла, работающего на мазуте и твердом топливе на решетках с пневмомеханическими забрасывателями.

Рис. 10.5. Схема регулятора воздуха паровых котлов на газе и мазуте типа «пар — воздух».

При работе котла на газе или жидком топливе регулятор воздействует на заслонки в трубопроводах; при твердом топливе — па плунжер пневмозабрасывателя (см. рис. 4.11) топок ПМЗ — РПК, ПМЗ — ЛЦР и ПМЗ — ЧЦР. Перемещение исполнительного механизма любого регулятора топлива имеет ограничения, соответствующие минимальной и максимальной производительности котла, осуществляемые с помощью концевых выключателей. При нескольких паровых котлах имеется регулятор давления в общем паропроводе, поддерживающий определенное соотношение между общим расходом пара и производительностью отдельных котлов.

При работе котла на газе наиболее часто используется схема «топливо — воздух», показанная на рис. 10.3. В этой схеме регулятор получает два импульса по измеряемому расходу газа или его давлению перед горелками от датчика D₁ и по давлению воздуха в коробе перед горелками котла D₂. При работе котла на мазуте из — за трудностей измерения его расхода один датчик (рис. 10.4) получает импульс от перемещения выходного звена исполнительного механизма ДП, а второй — по давлению воздуха аналогично схеме рис. 10.2. Регулирование по этой схеме менее точно из — за наличия зазоров в сочленениях исполнительного механизма и обычно нелинейной характеристики регулирующего расход мазута органа (клапана, задвижки и т. п.). Кроме того, при схеме по рис. 10.4 необходимо поддерживать постоянными давление и вязкость мазута, направляемого к горелкам. Последнее достигается контролем за подогревом мазута.

При сжигании твердого топлива в топках с пневмозабрасывателя и механическими решетками можно использовать схему, показанную на рис.10.4. В этом случае регулятор воздействует на плунжер забрасывателя. Если паровой котел работает с постоянной нагрузкой, но с частыми переходами с газа на мазут и обратно, целесообразно использовать схему «пар — воздух», показанную на рис.10.5. Особенностью схемы является наличие импульса от измерения расхода пара и давления воздуха с корректоров кой исчезающим импульсом от регулятора топлива. Схема позволяет не менять настройку регулятора при переходе с одного топлива на другое, но при работе котла с колебаниями производительности не всегда обеспечивает требуемый при этом избыток воздуха.

В паровых и комбинированных пароводогрейных котлах необходимо регулировать питание, т. е. подачу воды в соответствии с количеством отдаваемого пара и размером непрерывной продувки, что осуществляется регулятором питания. Наиболее простым является одноимпульсный регулятор с датчиком от уровня воды в барабане, схема которого показана на рис. 10.6, где, кроме известных обозначений, через УС обозначен уравнительный сосуд и РУ — регулятор уровня. Эта схема с упругой обратной связью УОС. широко используется в котлах малой, иногда средней мощности, работающих с постоянными — нагрузками. В крупных котлах к импульсу по уровню воды, в барабане котла добавляются импульсы от датчиков приборов, измеряющие расходы питательной воды и пара. Импульс от первого датчика служит жесткой обратной связью, а от второго — является дополнительным опережающим импульсом для регулятора питания. Для поддержания постоянства разрежения в топочной камере, что необходимо для безопасности обслуживающего персонала и предотвращения больших присосов воздуха в топку, используется одноимпульсный астатический регулятор, воздействующий на направляющий аппарат дымососа.

Схема регулятора изображена на рис. 10.7, где через РР обозначен регулятор разрежения, пунктиром показана упругая обратная связь от электрического исполнительного механизма ИМ2 при установке дымососа вне здания котельной. Для водогрейных котлов, работающих в базовом режиме, применяются САР, поддерживающие постоянную температуру воды на выходе из котла. Схема такого регулятора показана на рис. 10.8, где ТС — датчики температуры. Регулятор по импульсу от датчика 1ТС поддерживает заданную температуру воды за котлом, воздействуя на регулирующий орган на газопроводе или мазутопроводе, идущих к горелкам котла. При работе водогрейного котла в переменном режиме регулятор получает импульс от датчика 2ТС, измеряющего температуру, воды, поступающей в тепловые сети потребителя, как изображено на рис. 10.8 пунктиром.

Схемы регуляторов воздуха для водогрейных котлов осуществляют по принципу «топливо — воздух» (см. рис. 10.3 и 10.4), но в них добавляется «следящий прибор» с задатчиком 3, получающий импульс от исполнительного механизма ИМ каждого из направляющих аппаратов двух вентиляторов (для котлов типа ПТВМ — ЗОМ).

Рис. 10.6. Схема регулятора питания котла водой.

Рис. 10.7. Схема регулятора разрежения в топке.

Рис. 10.8. Схема регулятора температуры воды за водогрейным котлом.

Водогрейные котлы типа ПТВМ, не имеющие дымососов и работающие с естественной тягой, регулируются изменением числа включенных горелок, обычно вручную со щита управления котла.

Рис. 10.9. Схема регулятора давления топлива перед горелками котлов ПТВМ с естественной тягой.

Для поддержания приблизительного соответствия между расходом воздуха и топлива следует поддерживать постоянное давление топлива перед горелками, для чего используется схема, изображенная на рис. 10.9. Однако и при этой схеме обеспечить экономичность сжигания топлива, получаемую при регуляторе «топливо — воздух», трудно. Кроме автоматического регулирования паровых и водогрейных котлов, при комплексной автоматизации котельных автоматизируется работа деаэраторов, аппаратуры химической водоподготовки, редукционно — охладительных и редукционных установок, положение уровня в баках для жидкого топлива, баках-аккумуляторах, автоматически регулируется величина давления в общем напорном мазуто — проводе и температуры воды перед водоподготовкой, за теплообменниками для сетевой воды и воды для горячего водоснабжения.

Схемы регуляторов подробно рассмотрены в [38], где рассмотрены также используемые для этого аппаратура и контрольно-измерительные приборы. Ниже приводятся варианты автоматизации парового котла ГМ — 50 — 14 и водогрейных котлов КВ — ГМ — 10 и КВ — ТС — 10.

На рис. 10.10 представлена схема теплового контроля и защиты парового котла ГМ — 50 — 14.

Организация теплового контроля и выбор приборов произведены в соответствии со следующими принципами:

• параметры, наблюдение за которыми необходимо для правильного ведения установленных режимов, измеряются показывающими приборами (поз. 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 14 34 35, 28, 16, 1 36, 37, 18, 2, 19, 20, 22, 23 24 5,26,27);
• параметры, изменение которых может привести к аварийному состоянию, контролируются сигнализирующими приборами (поз. 2, 13 17, 38, 21, 4);
• параметры, учет которых необходим для хозяйственных расчетов или анализа работы;
• оборудования, контролируются самопишущими приборами (поз. 29, 30, 39, 31, 32, 33, 38, 21).

На рис. 10.11 представлена схема автоматического регулирования парового котла ГМ — 50 — 14, у которого предусмотрена автоматизация процессов горения и питания котла.

Регулирование процесса горения выполняется тремя регуляторами: регулятором тепловой нагрузки (поз. 58), регулятором воздуха (поз. 59) и регулятором разрежения (поз. 60).

Регулятор тепловой нагрузки получает командный импульс и главного корректирующего регулятора К — Б7, а также импульсы по расходу пара (поз. 58ж) и по скорости изменения давления в барабане котла (поз. 58). Регулятор тепловой нагрузки воздействует на орган, регулирующий подачу топлива в топку. Главный корректирующий регулятор в свою очередь ползает ипульс по давлению пара в общем паровом коллекторе (поз. 57 в) и устанавливает производительность котлов в зависимости от внешней нагрузки котельной, являясь общим для нескольких котлов ГМ — 50 — 14.

В случае необходимости каждый котел может работать и в базисном режиме. Перевод котла в базисный режим осуществляется переключателем 2ПУ, установленным на щите. При этом регулятор тепловой нагрузки получает задание от задатчика ручного управления (поз. 57 г). Регулятор общего воздуха поддерживает соотношение «топливо — воздух», получая импульсы по расходу топлива от датчика (поз. 59 в или 59 г) и по перепаду давление воздуха в воздухоподогревателе (поз. 59 д). Для обеспечения экономичного сжигания топлива в схему регулятора воздуха может вводиться коррекция по наличию свободного кислорода в дымовых газах от вторичного прибора газоанализатора МН5 106 (поз. 39). Постоянное разрежение в топке поддерживается с помощью регулятора в топке котла (поз. 60 в) и воздействующего на направляющий аппарат дымососа. Между регулятором воздуха (1К — 59) и регулятором разрежения (1К — 60) имеется динамическая связь (поз. 59ж), задача которой заключается в подаче дополнительного импульса в переходных режимах, что позволяет сохранить правильный тягодутьевой режим в процессе срабатывания регулятора воздуха и разрежения. Устройство динамической связи обладает направленностью действия, т. е. ведомым регулятором может быть только регулятор разрежения.

Питание котлов водой осуществляется по двум трубопроводам, поэтому на котле устанавливается два регулятора питания. (1К — 63, 1К — 64). Регулирование питания котла выполнено по трехимпульсной схеме — по расходу пара (поз. 63 ж), по расходу питательной воды (поз. 63 е) и по уровню в барабане котла (воз. 63 в). Регулятор непрерывной продувки (поз. 61, 62) устанавливается на каждом из выносных циклонов. В соответствии с расходом пара из котла (поз. 61 в, 62 в) изменяется положение регулирующего клапана на линии непрерывной продувки.

Рис. 10.10. Схема теплового контроля и автоматизации парового котла ГМ — 50 — 14.

Рис. 10.11. Схема автоматического регулирования парового котла ГМ — 50 — 14.

Рис. 10.12. Схема автоматизированной защиты котла ГМ — 50 — 14.

Рис. 10.13. Схема теплового контроля работы водогрейного котла типа КВ — ГМ — 10.

Схема автоматической защиты котла показана на рис. 10.12. Действие защиты происходит в два этапа: первый этап предусматривает предупреждающие мероприятия, а второй — останов котла. Предупреждающие мероприятия предусмотрены в случае повышения уровня воды в барабане котла до первого предела. При этом открывается вентиль аварийного слива и затем закрывается при восстановлении уровня.

При остановке котла выполняются следующие операции:

• закрытие отсекающего органа на трубопроводе подачи топлива к котлу, главной задвижки на паропроводе от котла и задвижек на подводе питательной воды (только в случае действия защиты при повышении уровня в барабане котла до второго верхнего предела или спуске уровня);
• открытие вентиля продувки выходного парового коллектора.

Защиты, действующие на останов и отключение котла, приходят в действие при:

• перепитке котла водой (вторая ступень действия защиты);
• спуске уровня воды в барабане котла;
• падении давления мазута в трубопроводе к котлу при работе на мазуте;
• отклонении (понижении или повышении сверх допустимых пределов) давления газа к котлу при работе на газе;
• понижении давления воздуха, подаваемого в топку;
• падении разрежения в топке котла;
• погасании факела в топке;
• повышении давления пара за котлом;
• аварийном останове дымососа;
• исчезновении напряжения в цепях защиты и неисправности цепей и аппаратуры.

На рис. 10.13 представлена схема теплового контроля водогрейного котла КВ — ГМ — 10.

Схемой для правильного ведения технологического процесса предусмотрены показывающие приборы: температуры уходящих газов 2, сетевой воды, поступающей в котел 21, воды, входящей в тепловые сети, 1 давлений газа 3, мазута 5, воздуха от дутьевого вентилятора 4, от вентилятора первичного высоконапорного воздуха 10; разрежения в топке 12; воды, поступающей в котел, 14; разрежения перед дымососом 17 (из них приборы 2, 3, 4, 6, 9, 10, 12, 14, 17 необходимы для ведения процесса горения, а остальные для контроля за работой котла); давления сетевой воды за котлом 15; расхода воды через котел 18; погасания факела в топке 19; тяги 13; давления воздуха 8 и 11.

Для безопасной работы котла предусмотрены сигнализирующие приборы, участвующие в займите, которая срабатывает при:

• увеличении или уменьшении давления газа при работе котла на газе (поз. 7);
• понижении давления мазута при работе котла на мазуте (поз. 5);
• отклонении давления сетевой воды за котлом (поз. 15);
• уменьшении расхода воды через котел (поз. 18);
• повышении температуры сетевой воды за котлом (поз. 1);
• погасании факела в топке (поз. 19);
• нарушении тяги (поз. 13);
• понижении давления воздуха (поз. 8);
• аварийном останове дымососа;
• останове ротационной форсунки (при сжигании мазута);
• понижении давления первичного воздуха (при сжигании мазута) (поз. 11);
• неисправности цепей тепловой защиты.

При аварийном отклонении одного из вышеперечисленных параметров прекращается подача топлива к котлу. В качестве отсекающего органа на газе применен предохранительный клапан ПКН, на котором установлен электромагнит (поз. СГ). Отсечка мазута производится с помощью солеродного клапана типа ЗСК (поз. СМ).

На схеме рис. 10.14 показаны регулятор топлива 25, регулятор воздуха 24 и регулятор разрежения 26. При работе котла на мазуте регулятором топлива поддерживается постоянная температура воды на выходе из котла (150°С). Сигнал от термометра сопротивления (поз. 25 г), установленного на трубопроводе воды перед котлом, исключается путем установки ручки чувствительности данного канала регулятора в нулевое положение. При работе котла на газе необходимо поддерживать (по режимной карте) заданные температуры воды на выходе из котла, чтобы обеспечивать температуру воды на входе в котел — 70 °С. Регулятор топлива воздействует на соответствующий орган, изменяющий подачу топлива.

Регулятор воздуха получает импульс по давлению воздуха и по положению регулирующего клапана на мазутопроводе к котлу при сжигании мазута или по давлению газа при сжигании газа. Регулятор воздействует на направляющий аппарат дутьевого вентилятора, приводя в соответствие соотношение «топливо — воздух». Регулятор разрежения поддерживает постоянным разрежение в топке котла, изменяя положение направляющего аппарата дымососа.

При сжигании высокосернистых топлив регулятором топлива поддерживается постоянная температура воды на выходе из котла (150 °С). Сигнал от термометра сопротивления (поз. 16), установленного на трубопроводе воды перед котлом, исключается путем установки ручки чувствительности данного канала регулятора в нулевое положение. При сжигании малосернистых топлив необходимо поддерживать такие температуры воды на выходе из котла (по режимной карте), которые обеспечивают температуру воды на входе в котел, равную 70°С. Степень связи по каналу воздействия от термометра сопротивления (поз. 16) определена при наладке.

Для водогрейного котла КВ — ТСВ — 10 в схеме, показанной на рис. 10.15, предусмотрены, как и для котла КВ — ГМ — 10, регуляторы топлива, воздуха и разрежения.

Рис. 10.14. Схема автоматики защит и сигнализации котла КВ — ГМ — 10.

В этой схеме регулятор топлива изменяет подачу твердого топлива воздействием на плунжер пневматических забрасывателей. Регулятор воздуха получает импульс по перепаду давления в воздухоподогревателе и по положению регулирующего органа регулятора топлива и воздействует на направляющий аппарат дутьевого вентилятора, приводя в соответствие соотношение «топливо — воздух». Регулятор разрежения аналогичен регулятору разрежения котла КВ — ГМ — 10.

Тепловая защита для котла КВ — ТСВ — 10 выполняется в меньшем объеме, чем для котла КВ — ГМ — 10, и срабатывает при отклонении давления воды за котлом, уменьшении расхода воды через котел, повышении температуры воды за котлом. При срабатывании тепловой зашиты останавливаются двигатели пневматических забрасывателей и дымососа, после чего блокировка автоматически отключает все механизмы котлоагрегата. Тепловой контроль водогрейного котла КВ — ТСВ — 10 в основном аналогичен тепловому контролю котла КВ — ГМ — 10, но учитывает отличия в технологии их работы.

В качестве регулирующих органов как для паровых, так и для водогрейных котлов рекомендуется использовать регуляторы типа Р — 25 системы «Контур», выпускаемые заводом МЗТА (Московский завод тепловой автоматики). Для котлов КВ — ГМ — 10 и КВ — ТСВ — 10 на схемах показан вариант приборов Р — 25 со встроенными задатчиками, блоками управления и индикаторами, а для парового котла ГМ — 50 — 14 — с внешними задатчиками, блоками управления и индикаторами.

Кроме того, в перспективе для автоматизации водогрейных котлов можно рекомендовать комплекты средств управления 1КСУ — ГМ и 1КСУ — Т. В схемах автоматизации условные обозначения соответствуют ОСТ 36 — 27 — 77, где принято: А — сигнализация; С — регулирование, управление; F — расход; Н — ручное воздействие; L — уровень; Р — давление, вакуум; Q — величина, характеризующая качество, состав, концентрацию и т. п., а также интегрирование, суммирование по времени; R — регистрация; Т — температура.

В полностью автоматизированных установках с защитами и блокировками.

Рис. 10.15. Схема автоматического регулирования и теплового контроля работы водогрейного котла типа КВ — ТСВ — 10.

Применяется телемеханизация, т. е. процесс автоматического пуска, регулирования и останова объекта, осуществляемый дистанционно с помощью приборов, аппаратов или других устройств без участия человека. При телемеханизации на центральный пункт управления, откуда контролируется работа находящихся на значительном расстоянии теплоснабжающих установок, выносятся главные приборы, по которым можно проверять работу основного оборудования, и ключи управления.

Автоматизация работы котельных агрегатов позволяет получить, кроме повышения надежности и облегчения труда, определенную экономию топлива, составляющую при автоматизации регулирования процесса горения и питания агрегата около 1- 2 %, при регулировании работы вспомогательного котельного оборудования 0,2-0,3 % и при регулировании температуры перегрева пара 0,4-0,6 %. Однако общие затраты на автоматизацию не должны превышать нескольких процентов стоимости установки.

Похожие публикации:

1. 15 киловатт это сколько фаз
2. Ite на материнской плате что это
3. Автопилот tesla на чем написан
4. Выбери прибор который помогает определять атмосферное давление