Арматура и контрольно-измерительные приборы вспомогательных котлов. Котельное оборудование

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

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

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

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

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

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

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

3. Температур воды, воздуха и дымовых газов

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

5. Качественного состава газов и воды.

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

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

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

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

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

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

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

Слежение за расходом сетевой и питательной воды устанавливаются регуляторы питания.

Термометр расширения ртутный:

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

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

Термоэлектрический термометр:

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

Трубчато - пружинный манометр:

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

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

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

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

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

Автоматический потенциометр:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Регулятор прямого действия:

Примером регулятора прямого действия является регулирующий клапан.

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

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

Давление на мембранную головку передается непосредственно регулируемой средой.

Исполнительный механизм:

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

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

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

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

Исполнительный механизм состоит из электродвигательной части

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

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

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

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

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

Запорными органами клапаны служить не могут.

Контрольный пускатель:

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

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

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

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

Технологическая защита.

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

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

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

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

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

Технологическая сигнализация.

Общие сведения о сигнализации.

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

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

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

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

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

Функциональная схема устройства сигнализации.

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

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

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

Средства сигнализации.

Электронно-контактный манометр.

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

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

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.

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.

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 — у стройства 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.

Современную теплоэнергетику невозможно представить без высокоточных средств измерения. Технологический процесс на энергетических объектах должен постоянно контролироваться с помощью датчиков или преобразователей, которые не только пассивно снимают информацию, но и позволяют производить автоматическую регулировку и защитное отключение при нарушении нормального режима.

Типы КИПиА в котельной

Из общего названия и сказанного выше можно сделать вывод, что для безаварийной работы газового оборудования необходимы следующие комплексы:

• измерительные;
• регулировочные;
• защитные.

Эксплуатация водогрейных и энергетических установок без приборов защит запрещена, поскольку при нестандартных ситуациях и поломках угроза жизни людей и целостности механизмов повышается многократно. Перед растопкой дежурный персонал организует проверку действие защит на останов котла. Введение этого пункта в ПТЭ помогло серьезно снизить негативные последствия аварий.

Особенности работы КИПиА котельного оборудования

Для сетевых и газового трубопроводов предусматриваются как дистанционные цифровые комплексы, так и механические приборы по месту. Это позволяет обслуживающему персоналу контролировать состояние среды во время обхода котельной или при потере напряжения. Действие защит распространяется чаще всего на топливоподачу, для исключения взрыва при нарушениях режима горения в котлах.

Обслуживание КИПиА в котельных

Для правильной работы контролирующих устройств на объектах теплоэнергетики формируют специальный цех или подразделение. Эта служба выполняет следующие функции:

• ежедневный контроль правильности показаний,
• проверка устройств защиты;
• ремонт и замена вышедших из строя приборов;
• периодическая поверка устройств измерения.

Ведение режима котельного агрегата невозможно без постоянно контроля со стороны оператора котельной. Несколько обходов в смену помогают держать такое измерительное оборудование в исправности.

Приборы КИПиА для котельных

Основными измерительными устройствами в газовых котельных являются:

• Манометры. Необходимы для контроля давления в трубопроводах, без них эксплуатация зачастую невозможна. По ним происходит регулировка процесса горения в водогрейных и энергетических котлах, посредством измерения давлений природного газа и воздуха.
• Термопары. Теплоноситель должен отпускаться в город с определенной температурой. Для контроля за ней, а значит и за режимом работы котельной устанавливают несколько термических преобразователей.
• Расходомеры. Экономические характеристики производства тепловой и электрической энергии связаны с расходами рабочей среды и топлива. Для их измерения применяются цифровые пишущие устройства.

Слесарь КИПиА газовых котельных

В современном производстве все параметры, получаемые от измерительных приборов, аккумулируются на пункте. Компьютерные системы на нем позволяют обратиться к этой информации, вплоть до определенного периода. Такой порядок полезен для анализа.

В обязанности дежурного слесаря входят общие пункты:

• обеспечение исправности устройств контроля и защиты;
• периодическая проверка измерительных приборов;
• техническое обслуживание КИПиА в котельной;
• аккумулирование и предоставления целостной информации по параметрам производственного процесса.

Оперативный персонал посменно осуществляет обеспечение нормальной эксплуатации измерительных комплексов на энергетических объектах и тепловых сетях. Также он контролирует систему сбора информации, чтобы не допустить ее сбоев.

К арматуре котлов относятся: предохранительные устройства, водоуказательные приборы (ВУП), запорные и регулирующие устройства.

Предохранительные устройства.

Согласно Правил, каждый котел (сосуд под давлением) должен иметь предохранительное устройство, автоматически выпускающее пар или воду, если их давление превысило допустимую величину. Паровые котлы с давлением до 0,07 МПа защищаются выкидными устройствами в виде гидравлических затворов (рис.45).

Рис. 45. Выкидное приспособление:

1 спускная линия; 2, 3 - трубы гидрозатвора; 4 - контрольный кран; 5 - труба, сообщающаяся с котлом; 6 - отверстия для возврата воды в гидрозатвор; 7 - бак; 8 - труба для выброса пара в атмосферу; 9 - водопровод.

При работе котла с избыточным рабочим давлением 0,07 МПа уровень воды во внутренней трубе гидрозатвора должен быть равен 7 м. (точнее - на 1 м выше, чтобы избежать частых срабатываний затвора при колебаниях давления пара). При повышении давления в котле пар вытесняет воду из внутренней трубы гидрозатвора в бак и выходит из котла в атмосферу. После снижения давления в котле вода снова заполняет затвор, возвращаясь из бака через отверстия в трубе.

При давлении более 0,07 МПа применяются рычажно-грузовые и пружинные предохранительные клапаны прямого действия (рис.46).

Рис. 46. Предохранительные клапаны:

1 - корпус; 2 - седло; 3 - тарелка; 4 - патрубок для отвода пара; 5 - рычаг; 6 - груз; 7 - регулировочный болт; 8 - пружина.

В рычажно-грузовом клапане тарелка запорного органа находится в седле, если силы давления пара меньше сил, создаваемых грузом. При превышении допустимого давления тарелка приподнимается и пар выходит из котла в атмосферу через отводящую трубу, присоединенную к патрубку клапана.

В пружинном клапане пружина прижимает тарелку к клапану, пока давление пара в норме. Затягивая пружину винтом, можно регулировать давление открытия клапана. Рычажно-грузовые и пружинные клапаны применяются при давлении до 4 МПа.

На каждом котле устанавливается не менее двух предохранительных клапанов. Кроме того, по одному предохранительному клапану устанавливается на входе и выходе воды из отключаемого экономайзера.

Клапаны регулируются на открытие при превышении давления на 3-10% от рабочего.

Водоуказательные приборы .

Прибор состоит из стекла и труб, соединенных с паровым и водяным объемами котла. В трубах и после стекла установлены краны, которые служат для продувки соединительных труб и самого стекла от возможных загрязнений (рис.47).

Рис. 47. Водоуказательный прибор:

а- схема действия; б - прибор с плоским рифленым стеклом:

1 - продувочный кран; 2 - водяной кран; 3 - стекло; 4 - паровой кран; 5 - верхняя головка; 6 - оправа; 7 - нижняя головка.

К корпусу, в который вставляется стекло, крепятся металлические указатели высшего и низшего допустимых уровней воды в котле. При давлении до 4 МПа применяются как рифленые, так и плоские стекла (пластины). Рифленая поверхность пластины преломляет свет таким образом, что вода в стекле кажется темной, а пар светлым.

На каждом котле должно быть не менее двух водоуказательных приборов прямого действия.

В водогрейных котлах уровень воды контролируется водопробными кранами, положение которых соответствует предельным значениям уровня воды. Пробный кран устанавливается в верхней части барабана котла, а при его отсутствии - на выходе воды из котла в магистральный трубопровод до запорного устройства.

Запорная и регулирующая арматура котлов.

Арматура котла используется для управления работой котлов, посредством включения и отключения отдельных элементов, изменения расходов, давления и температуры рабочих сред.

При диаметрах прохода до 100-150 мм преимущественно применяются вентили (запорно-регулирующие устройства), а при больших диаметрах - задвижки (запорные органы). Для пропуска жидкости в одном направлении используются обратные клапаны.

Согласно требованиям Правил запорная и регулирующая арматура должна иметь четкую маркировку на корпусе, в которой должны быть указаны:

Наименование или товарный знак организации - изготовителя;

Условный проход;

Условное давление и температура среды;

Направление потока среды.

На маховиках арматуры обозначается направление вращения при открывании и закрывании арматуры.

Арматура устанавливается на котлах и присоединительных трубопроводах.

На верхнем барабане котла устанавливаются предохранительные клапаны с выхлопными трубами, водоуказательные приборы и манометры .

На паропроводе, соединяющим котел со сборным паропроводом котельной, вблизи барабана котла устанавливается главный запорный орган, который в котлах паропроизводительностью более 4 т/ч оборудуется дистанционным приводом с выводом управления на рабочее место машиниста котла.

Рис.48. Задвижка клиновая с невыдвижным шпинделем:

1 - маховик; 2 - втулка; 3 - сальник; 4 - прокладка; 5 - крышка; 6 - шпиндель;

7 - уплотнительная прокладка; 8 - ходовая гайка; 9 - корпус; 10 - затвор; 11 - седло.

Рис. 49. Вентиль запорный фланцевый:

1 - маховик; 2 - ходовая гайка; 3 - сальник; 4 - крышка; 5- шпиндель; 6 - тарелка; 7 - седло; 8 - корпус; 9 - стойка

Рис. 50. Клапан обратный поворотный:

1 - ось; 2 - рычаг; 3 - диск; 4 - корпус; 5 - седло

Питательные трубопроводы подсоединяются к верхнему барабану котла через запорный орган (он ближе к барабану) и обратный клапан. У отключаемого по воде экономайзера обратный клапан и запорный орган устанавливаютсядо и после экономайзера.

У водогрейных котлов запорные органы устанавливаются на входе и выходе воды из котла.

У котлов с давлением более 0,8 МПа на каждом трубопроводе, по которому котловая вода выводится из котла, устанавливается не менее двух запорных органов, либо один запорный и один регулирующий органы.