Контрольная работа: Автоматизация котельных установок и парогенераторов

Уровень воды в барабане котла относится к числу главных регулируемых величин, определяющих безопасность и надежность работы самого агрегата и связанных с ним установок. Изменение уровня происходит вследствие увеличения или уменьшения расхода пара, изменения тепловой нагрузки топки и давления пара. Уровень должен поддерживаться в пределах допустимого, выход за эти пределы (перепитка и спуск воды) приводит к забросу воды в экономайзер, пароперегреватель и другие части котла или к обнажению и пережогу экранных трубок – к выходу котла из строя.

При плавных нагрузках, почти статических режимах задачу регулирования успешно решала «автоматика по Ползунову» – поплавковый датчик изменял подачу питательной воды перемещением клапана или воздействием на питательный насос. С увеличением мощности котлов, появлением большого числа потребителей с переменными, резко изменяющимися нагрузками обнаружилась одна особенность эксплуатации барабанных котлов, заставившая изменить принцип регулирования.

При резком отборе пара, т.е. при D^>D₀ , падает давление в барабане р<§Сро, что приводит при той же тепловой нагрузке к вскипанию пароводяной смеси, явлению «набухания». Это вызывает подъем уровня Н> >#о, на что поплавковый регулятор реагирует уменьшением притока воды G_nB <G₀ , причем в момент большого потребления пара, когда необходимо подпитывать котел. Происходит реверс обратной связи: вместо отрицательной образуется положительная, и «набухание» становится тем больше, чем сильнее экранирован котел и меньше давление пара. К тому же объект не обладает самовыравниванием и имеет емкостное запаздывание. Динамическая характеристика с кривыми: астатической H_x (t) – от разности расходов пара и воды, статической – от «набухания» и результирующей H(t) представлена на рис. 18.1, а. На рис. 18.1, б показан трех- импульсный (есть и двухимпульсный) регулятор питания LC с сигналом по уровню и дополнительными – расходу пара и поступлению (давлению) питательной воды в котел. Регуляторы этого типа широко распространены в автоматике современных котлов благодаря стабильному поддержанию уровня.

Таким образом, импульс по давлению пара определяет теплопроизводительность котла и используется для изменения подачи топлива.

Вместе с топливом должен быть подан необходимый для горения воздух, соотношение между ними показывает коэффициент избытка воздуха.

Соотношение «топливо–воздух» можно регулировать ло двум схемам: изменять расход топлива, соответственно меняя расход воздуха, и наоборот. Опыт подтверждает большую экономичность второго способа. При сжигании газа в инжекционных горелках используется первая схема. Существует и схема «пар–воздух», при которой на регулятор воздуха подается импульс по расходу пара. Ее применяют для котлов, работающих с постоянной нагрузкой, и при частой смене топлива, например в газомазутных котлах. По такой схеме может использоваться корректирующий импульс по расходу топлива, что повышает эффективность процесса его сгорания.

Материальный баланс «топливо + воздух = дымовой газ» обеспечивается соответствующим разрежением в топке, которое регулируется изменением направляющим аппаратом подачи дымососов или их частотой вращения. Таким образом, в автоматику горения включают три основных регулятора: топлива (нагрузки), воздуха (соотношения) и тяги. Иногда в роли регулятора нагрузки выступает регулятор воздуха.

При параллельной работе блока котлов на общую магистраль заданное давление в ней поддерживает главный, или ведущий, регулятор, который управляет нагрузкой всех котлов.

Автоматическое регулирование перегрева пара производится из условий надежности совместной работы котла и турбины одним из трех способов – паровым, газовым и парогазовым. Чаще используется паровой способ, когда в поверхностном переохладителе пар охлаждается питательной водой. Газовый способ основан на изменении теплоотдачи пароперегревателя перепуском дымовых газов, минуя его, парогазовый – на комбинации указанных способов.

Развернутая схема автоматизации парогенератора с большим количеством коммуникаций и линий связи достаточно сложна, поэтому на рис. 18.2 приведена упрощенная схема автоматизации газомазугного котла с нанесением блоков регулирования основными процессами.

Ведущий регулятор VII по импульсу р_к давления пара в общекотельном коллекторе передает команду регулятору тепловой мощности III, изменяющему подачу топлива. Одновременно регулятор топлива получает информацию о расходе пара от датчика FT(1) и от дифференциатора PC – сведения о давлении в самом котле, которое может быть отличным от р_к .

Регулятор воздуха IV получает сигнал от ведущего регулятора вместе с сигналами FT(3) по расходу воздуха Вз, топлива Т и по содержанию кислорода 0₂ в дымовых газах. При изменении режима регулятор приводит в действие направляющий аппарат дутьевого вентилятора ДВ. Регулятор питания VI изменяет подачу питательной воды в зависимости от ее расхода G_n ._B , расхода пара D и уровня в барабане Н.

Регулятор тяги V увеличивает подачу дымососа ДС воздействием на его направляющий аппарат при изменении разрежения (–р) и синхронизирующего импульса от регулятора воздуха. Регулятор перегрева пара VIII изменяет температуру пара 6_П . п впрыском питательной воды в пароперегреватель ПП по суммарному сигналу о температурах пара 6_П ц и 6_К .

Регуляторы давления топлива I и его температуры II управляют байпасным клапаном топливного насоса ТН и подачей теплоносителя в топливоподогреватель ТП, обеспечивая параметры р_т и 6_Т , необходимые для нормальной работы топливосжигающих устройств.

Для котлов, работающих на твердом топливе, регулятор подачи топлива действует на плунжер пневмозабрасывателя (топки ПМЗ–ЛЦР, ПМЗ–РПК и др.), кроме топок с цепными решетками типа ЧЦР, не позволяющими плавно изменять подачу.

Автоматическое регулирование прямоточных котлов практически не отличается от барабанных. Исключением является отсутствие регулятора уровня в барабане. Однако предусматриваются обязательная синхронизация между подачей топлива и питательной воды и регулятор температуры пара. Ввиду высокой напряженности тепловых и гидроаэродинамических процессов большое внимание уделяется технологическим защитам, сигнализации и блокировке.

В аварийных ситуациях устройства технологической защиты должны либо остановить котел, либо перевести его на режим пониженной нагрузки или осуществить некоторые локальные операции. Затем выявляется и ликвидируется причина нарушения, повторный пуск в действие осуществляется дежурным персоналом.

Останов котла необходимо производить в следующих случаях: снижения температуры пара, падения давления топлива, погасания факела в топке, перепитки котла выше 2-го предела, упуска воды, останова обоих дымососов или вентиляторов. Управляющее воздействие – останов дутьевых вентиляторов и прекращение подачи топлива, дымососы работают для вентиляции газоходов.

Переводить котел на долевой режим (около 50% нагрузки) необходимо при повышении давления и температуры пара, останове одного дымососа или вентилятора. Управляющее воздействие – отключение половины ТСУ и блокировка регулятора топлива в сторону увеличения подачи. Локальными операциями могут быть: включение средств пожаротушения при загорании сажи, открытие рабочих и контрольных предохранительных клапанов при повышении давления пара на выходе и в барабане и ряд других воздействий.

При остановке регенеративных воздухоподогревателей котел останавливают или переводят на долевой режим. Останов прямоточных котлов производится также автоматической защитой при прекращении подачи питательной воды. Особое внимание уделяется предельному регулированию давления.

Список литературы

1. Благовещенская М.М. Автоматика и автоматизация пищевых производств. – М.: Агропромиздат, 1991. – 239 с.

2. Бородин И.Ф., Судник Ю.А. Автоматизация технологических процессов. – М.:КолосС, 2003. – 344 с.: ил. – (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений).

3. Загинайлов В.И., Шеповалова Л.Н. Основы автоматики. – М.: Колос, 2001.

4. Шавров А.И., Коломиец А.П. Автоматика. – М.: Колос, 2000.