ПАРОВЫЕ И ВОДОГРЕЙНЫЕ КОТЛЫ

Схемы автоматического регулирования паровых барабанных котлов

Для котлов типа ДКВР, ДЕ, КЕ схемы автоматического регулиро­вания определяются техническими условиями завода-изготовителя и предусматривают автоматическое регулирование процессов горения и питания котла водой. Автоматическое регулирование процесса горе­ния обеспечивает подачу топлива в топку в зависимости от нагрузки котла, поддержание оптимального соотношения топливо — воздух и устойчивого разрежения в топке.

Общность динамических свойств участков регулирования котла позволяет применять типовые схемы автоматического регулирования. Наиболее распространенная схема автоматического регулирования построена на базе регуляторов системы "Кристалл" (рис. 42).

Регулирование подачи топлива в топку обеспечивает соответ­ствие паропроизводительности котла паровой нагрузке. В котлах типов ДКВР, ДЕ, КЕ роль регулятора нагрузки выполняет регулятор давле-

Ния пара в барабане котла, воздействующий на изменение подачи топлива и имеющий жесткую или гибкую обратную связь (рис. 42 , 43, а). Применение регуляторов с жесткой обратной связью позволяет под­держивать значение регулируемой величины с отклонением от задан­ного до 4—6%. При более высоких требованиях к точности регулирова­ния применяется регулятор с гибкой обратной связью.

Изменение давления в барабане котла во время работы воспринимается датчиком давления - электрическим манометром МЭД, выдающим сигнал рассогласования в виде напряжения переменного тока, который поступает в усилитель 2УТ. Усилитель 2УТ включает, в зависимости от знака отклонения давления, соответствующее реле исполнительного механизма 2ГИМ (ГИМ-2Д, ГИМ-2ДИ), который перемещает регули­рующий орган подачи топлива - мазутный клапан или газовую заслонку. Одновременно с работой исполнительного механизма формируется сиг­нал обратной связи, который снимается с устройства (датчика) обратной связи УОС исполнительного механизма ГИМ-2Д (ГИМ-2ДИ) и вводится в усилитель 2УТ, где суммируется с основным сигналом рассогласова­ния. Введение обратной связи прекращает действие регулятора несколько раньше стабилизации давления с учетом инерционности завершения про­цесса регулирования.

Регулирование подачи воздуха обеспечивает оптимальное соотношение между подаваемыми в топку топливом и воздухом (опти­мальный избыток воздуха), чем достигается максимальная экономич­ность сжигания топлива на всех режимах работы котла.

При работе на газе регулятор по схеме "топливо - воздух" (рис. 43, б) получает импульс по расходу газа к котлу, который непосредственно измеряется расходомером, и импульс по перепаду давления воздуха, который пропорционален расходу воздуха. Регулятор воздействует на направляющий аппарат дутьевого вентилятора. В котлах типов ДКВР и ДЕ используется более простая схема (рис. 43,в), где импульс по расходу газа (мазута) заменяется импульсом по давлению газа (мазута) перед горелками, косвенно характеризующим расход топлива. Такая замена допустима для котлов, работающих с устойчивым разрежением в топке. В этом случае вторым импульсом, поступающим на регулятор, будет импульс по давлению воздуха перед горелками. Для котлов, работающих на жидком топливе, при измерении его расхода сужающим устройством схема "топливо - воздух" не отличается от аналогичной схемы, применяемой на котлах, работающих на газообразном топливе.

Иногда в схемах регулирования подачи воздуха вместо импульса от датчика расхода топлива используется импульс от датчика переме­щения исполнительного механизма регулятора топлива (при работе на жидком и твердом топливе). Здесь следует иметь в виду, что расход топлива не всегда соответствует положению выходного звена испол­нительного органа, на котором устанавливается датчик перемещения. В результате не обеспечивается требуемая точность поддержания соот­ношения "топливо - воздух".

На рис. 42 показана схема регулирования подачи воздуха по прин­ципу "пар-воздух". Структурная схема такого регулирования при­ведена на рис. 43, г. Эта схема удобна для котлов, работающих с частой сменой топлива (газ или мазут), так как исключается необходимость настройки регулятора воздуха каждый раз при переходе с одного вида топлива на другой. Импульс по расходу пара от дифманометра 2ДМ-6 поступает на усилитель ЗУТ. Сюда же поступает импульс по расходу воздуха от дифференциального тягомера 2ДТ2. В регуляторе воздуха РВ (усилителе ЗУТ) электрические сигналы от дифманометров 2ДМ-6 и 2ДТ2 суммируются: при оптимальном соотношении параметров алге­браическая сумма сигналов равна нулю.

В случае рассогласования результирующий сигнал усиливается и раз­личается по направлению, что приводит к срабатыванию соответствую­щего реле исполнительного механизма ИМ, который приводит в дей­ствие регулирующий орган РО расхода воздуха - дроссельную заслон­ку или направляющий аппарат дутьевого вентилятора, что влечет увели­чение или уменьшение количества воздуха, подаваемого в топку. Регу­лирование заканчивается установлением оптимального соотношения расхода воздуха с расходом пара. В устройстве обратной связи исполь­зуется импульс от датчика перемещения исполнительного механизма регулятора топлива (ДП).

Регулирование тяги обеспечивает автоматическое поддержа­ние устойчивого разрежения в топке котла в пределах от —20 до -30 Па (от -2 до -3 кгс/м2)[10]. Регулятор разрежения получает импульс по разрежению в верхней части топочной камеры от дифференциального тягомера ЗДТ2. Усилитель 4УТ регулятора осуществляет управление исполнительным механизмом тяги 4ГИМ, воздействующим на направ­ляющий аппарат дымососа (рис. 43, <Э).

Регулирование питания осуществляется автоматическим под­держанием уровня воды в заданных пределах. В котлах типов ДКВР, ДЕ, КЕ относительно большой объем барабана позволяет, при отсутствии значительных колебаний нагрузок, применять одноимпульсный (по уровню) регулятор питания. Датчиком уровня является дифманометр 1ДМ-6, используемый в качестве гидростатического уровнемера (рис. 42). Регулирующим органом является регулирующий клапан на питатель­ном трубопроводе, который управляется исполнительным механизмом 1ГИМ. Перемещение регулирующего органа определяется суммой воз - действ ий-отклонения регулируемой величины (импульс от дифманометра 1ДМ-6) и интеграла по времени от этого отклонения (импульс от устрой­ства обратной связи УОС). Время действия обратной связи определяется расчетным путем.

Помимо устройств автоматического регулирования схемами автома­тизации предусматриваются автоматические защиты котлов, обеспечи­вающие заданную последовательность операций при растопке котла, и автоматическое прекращение подачи топлива при возникновении аварийных режимов.

Паровые котлы независимо от давления и паропроизводительности, работающие на газе или жидком топливе, оборудуются устройствами, прекращающими автоматически подачу топлива к горелкам в случае: повышения или понижения давления газообразного топлива перед горел­ками; понижения давления жидкого топлива перед горелками (за исключением котлов с ротационными форсунками); уменьшения раз­режения в топке; понижения или повышения уровня воды в барабане;

Понижения давления воздуха перед горелками (для котлов, оборудован­ных горелками с принудительной подачей воздуха); погасания факела горелок, отключение которых при работе котла не допускается.

Для котлов, работающих на твердом топливе, предусматриваются устройства, прекращающие автоматически подачу топлива в случае: понижения давления воздуха к горелкам; уменьшения разрежения в топке; повышения или понижения уровня воды в барабане котла; погасания факела.

На котлах с механическими слоевыми топками для сжигания твер­дого топлива кроме прекращения подачи топлива необходимо отклю­чить тягодутьевые установки.