Файл: Романов Б.А. Котельные установки предприятий нефтяной и газовой промышленности.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.07.2024
Просмотров: 125
Скачиваний: 1
§ 21. АВТОМАТИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА И СХЕМЫ СИСТЕМ АВТОМАТИКИ УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ ПРОЦЕССОМ КОТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ ПРИ СЖИГАНИИ ГАЗА И МАЗУТА
Все системы автоматики управления рабочим процессом ко тельных агрегатов состоят из автоматических устройств безопас ности и автоматических устройств регулирования рабочего про цесса котельных агрегатов.
Автоматические устройства безопасности при сжигании газа предназначены прекращать поступление газообразного топлива в топку котла при погасании пламени, падении или повышении дав ления газа и воздуха перед горелкой ниже или выше допустимого предела, превышении давления пара в барабане котла или в сборном распределительном коллекторе выше допустимой величи ны, при отсутствии электроэнергии, при нарушении тяги и т. д.
Автоматические устройства безопасности при сжигании мазута предназначены отключать котел при повышении давления в бара бане выше заданной величины, погасании факела форсунки, уменьшении разрежения в топке, остановке вентилятора или ды мососа.
Автоматические устройства регулирования рабочего процесса котельных агрегатов предназначены для поддержания на неиз менном, заранее заданном уровне давления пара в паровых кот лах или температуры горячей воды в водогрейных котлах.
Для автоматического управления отопительных и промышлен ных котельных применяются различные системы. В качестве при мера рассмотрим систему «Кристалл», разработанную Москов ским заводом тепловой автоматики. Эта система состоит из комп лекса унифицированных блоков, с помощью которых создаются автоматические регуляторы различного назначения. Каждый блок представляет собой устройство, объединяющее первичные прибо ры (датчики), усилители и исполнительные механизмы.
Регулируемый параметр измеряется первичными приборами; результаты этих измерений преобразуются в электрический сиг нал, который поступает на вход регулирующего устройства (тран зисторного усилителя), управляющего исполнительным механиз мом, воздействующим на регулирующий орган (заслонку, направ ляющий аппарат и т. д.).
Первичными приборами (датчиками) электронно-гидравличе ской системы автоматики являются: дифференциальные тягомеры (типа ДТ-2), служащие для контроля разрежения в топке или газоходах, перепадов давлений газа и воздуха; дифференциаль ные манометры (типа ДМ-3564), предназначенные для контроля за расходом жидкости или газа, а также за перепадами давле ния; манометры электрические дистанционные (МЭД), осущест вляющие контроль и регулирование средних и высоких давлений жидкости, газа и пара; термометры сопротивления, применяемые
5* 123
для контроля соотношения температур горячей воды и наружно го воздуха в отопительных котельных и т. д.
Регулирующим устройством системы автоматики «Кристалл» является транзисторный усилитель (УТ). Он предназначен для 'суммирования сигналов, поступающих от различных датчиков, усиления сигнала рассогласования между действительными и за данными значениями регулируемого параметра и выработки командного сигнала, управляющего исполнительным механизмом. Кроме того, электропитание первичных приборов и дпстанцноп-
€> Иусилителю
Рис. 65. Схема управления сервомотором
мое управление гидравлическими механизмами осуществляется с помощью регулирующего устройства.
В системе «Кристалл» в качестве исполнительных механизмов применяются поршневые гидравлические сервомоторы.
Схема управления сервомотором, конструктивно объединенным с управляющим его работой электрогидравлическим реле, приве дена на рис. 65.
В равновесном состоянии, т. е. при нормальном значении ре гулируемого параметра, обмотки электромагнитов Р, и Рг отклю чены от источника напряжения. Связанные с их сердечниками кла паны К\ и / < 2 опущены и перекрывают отверстия слива воды из
гидрореле в дренаж. Поршень сервомотора 1 неподвижен, так как давление воды по обе стороны равно давлению в магистрали, под держиваемое редукционным клапаном. Отклонение регулируемого
124
параметра от заданного значения приводит к появлению в изме рительной схеме сигнала небаланса, па выходе усилителя возни кает напряжение п один из электромагнитов (Рі или Р2) гидрореле срабатывает, поднимая свой клапан в верхнее положение. Соответствующая полость сервомотора соединяется со сливом, и поршень начинает перемещаться, передвигая регулирующий ор ган 2 до тех пор, пока регулируемый параметр не примет задан ное значение. При этом напряжение в обмотке электромагнита
исчезает и клапан возвращается в нижнее положение. Второй электромагнит включается при отклонении регулируемого пара метра в другую сторону. Одновременно с перемещением регули рующего органа будет перемещаться механизм, связывающий шток поршня с блоком обратной связи 3. В результате в измери тельной схеме регулятора появится сигнал обратной связи. По мере исчезновения импульса, возникшего в блоке 3 при переме щении исполнительного механизма, будет уменьшаться сигнал обратной связи в измерительной схеме регулятора.
Принципиальная схема системы «Кристалл» автоматического управления рабочим процессом котлов ДКВР дается на рис. 66.
Система автоматики «Кристалл» состоит из регуляторов дав ления пара в барабане котла, соотношения газа и воздуха, раз режения в топке и уровня воды в барабане котла.
Количество поступающего газа к горелкам 7 должно соответ ствовать паропроизводительности котла. Показателем этого со-
.ответствия является постоянство давления пара в барабане котла.
125
Первичным прибором (датчиком) регулятора давления служит дистанционный электрический манометр 10.
Если давление пара в барабане котла 15 находится на задан ном уровне, то в электрической цепи, соединяющей датчик с уси лителем 36, напряжение отсутствует. При отклонении давления от заданного на усилитель от первичного прибора поступает элек трический сигнал, который усиливается и через электрогидравли ческое реле 26 воздействуют на сервомотор 16. Последний переме щает газовую заслонку 8. С увеличением давления пара в "бара бане котла заслонка прикрывается и подача газа уменьшается. Уменьшение давления пара приводит к дополнительному откры тию заслонки и увеличению подачи газа.
Оптимальный режим горения во всем рабочем диапазоне обе спечивается поддержанием неизменным коэффициента избытка воздуха регулятором соотношения газа и воздуха. Датчиками это го регулятора являются дифференциальные тягомеры (типа ДТ-2) 5 и 6. Если расходы газа и воздуха отклоняются от задан ных, то электрические сигналы от тягомеров 5 и 6 подаются на усилитель За. Затем усиленный сигнал поступает на электроги дравлическое реле 2а, которое сервомотором Іа воздействует на направляющий аппарат дутьевого вентилятора 16 и приводит рас ход воздуха в соответствие с расходом газа.
Регулирование тяги осуществляется путем поддержания посто янным разрежения в верхней части топки котла регулятором раз режения.
Датчиком регулятора разрежения является дифференциальный тягомер 14 типа ДТ-2. Изменение расходов газа и воздуха при водит к изменению разрежения в топке котла, в результате от тягомера 14 поступает электрический сигнал на усилитель Зг и электрогидравлическое реле 2г, которое сервомотором 1г воздей ствует на направляющий аппарат дымососа 17, восстанавливая разрежение до заданной величины.
Постоянный уровень воды в барабане котла поддерживается путем соблюдения соответствия между подачей питательной воды и отбором пара из котла регулятором уровня. Первичным прибо ром регулятора уровня служит дифференциальный манометр 12 типа ДМ-3564, подключаемый к барабану котла через уравни тельный сосуд 11. При изменении уровня в барабане котла от дифференциального манометра 12 электрический сигнал посту пает на усилитель Зв и электрогидравлическое реле 2в, которое сервомотором 1в воздействует на регулирующий клапан 13, уста новленный на питательной линии. С повышением уровня кдапан 13 прикрывается и уменьшается подача воды в барабан, а с понижением уровня клапан дополнительно открывается и подача воды увеличивается.
Привод сервомоторов осуществляется водой, подаваемой из магистрали через редукционные клапаны 4а и 46.
Автоматика безопасности системы «Кристалл» отключает пода
126
чу газа при аварийных состояниях — снижении давления газа, снижении давления воздуха или остановке дутьевого вентилятора, падении разрежения в топке, погасании пламени горелки, повыше нии давления пара, повышении или понижении уровня воды в ба-
Рис. 67. Установка узлов автоматики «Кристалл» на котле ДКВР:
/ • — горелка; 2 — регулирую щ ая заслонка; 3 — сигнализатор падения давления |
газа (С П Д М ); |
|||||
4 — сигнализатор |
падения |
разреж ен ия |
(С П Д -1); 5 — сигнализатор |
падения |
давлени я во з |
|
д уха (С П Д М ); |
6 — клапан |
блокировки |
газа и воздуха; |
7 — электром агнитны й трехходовой |
||
клапан-; 8 — гидравлический исполнительный |
механизм ; |
9 — тяга |
|
рабане котла. Отсечное устройство 9 автоматики безопасности устанавливается на газовом коллекторе котла.
Одновременно с отключением газа подаются аварийные свето вой и звуковой сигналы. В системе автоматики предусматривается возможность как автоматического, так и ручного розжига котла.
Вся аппаратура автоматического регулирования и безопасности системы «Кристалл», кроме датчиков, сервомоторов и регулирую- -щих органов, для котлов, работающих на газовом топливе, монти руется заводом-изготовителем на специальном щите ШК-2.
127
Примерное размещение узлов автоматики «Кристалл» на кот ле ДКВР дается на рис. 67.
Помимо управления рабочим процессом котла, система авто матически контролирует температуру уходящих газов, состав про дуктов сгорания, работу деаэраторной установки и т. п.
Глава VIII
КОТЕЛЬНЫЕ И ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
§ 22. КЛАССИФИКАЦИЯ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
Котельные и нагревательные установки предприятий нефтяной и газовой промышленности по назначению могут быть разделены на три группы: производственные, отопительные и производствен но-отопительные.
Производственные котельные и нагревательные установки вы рабатывают пар и горячую воду для технологических нужд пред приятий. Отопительные котельные и нагревательные установки при готовляют горячую воду для отопления жилых, общественных зда ний и хозяйственных нужд. Производственно-отопительные котель ные и нагревательные установки вырабатывают пар іг горячую во ду для всех нужд предприятий.
По виду от'расли, где используются котельные и нагревательные установки, последние делятся на заводские, промысловые и уста новки нефтебаз.
Кроме того, 'котельные и нагревательные установки могут быть стационарные, транспортабельные и передвижные.
Стационарные котельные и нагревательные установки предприя тий нефтяной и газовой промышленности устанавливаются на од ном месте иа весь срок эксплуатации; они применяются главным образом на нефте- и газоперерабатывающих заводах и нефтебазах. Транспортабельные котельные и нагревательные установки состоят из отдельных блоков, которые по мере необходимости могут быть перебазированы с одного места эксплуатаций на другое. Например, парогенераторная установка ППГУ-4/120 состоит из двух транспор табельных блоков: парогенераторного и химводоочистки. Пере движные котельные и нагревательные установки размещаются обычно на транспортном устройстве (автомашине, тележке) и мо гут передвигаться самоходом или с помощью тягача от одного по требителя к другому. Транспортабельные и передвижные котель ные установки применяются на нефтяных и газовых промыслах.
Взависимости от степени укрытия и размещения основных эле ментов в здании котельные и нагревательные установки делятся на закрытые, полуоткрытые и открытые.
Взакрытых котельных и нагревательных установках все основ ное и вспомогательное оборудование размещается в закрытых по
128
мещениях. В полуоткрытых котельных и нагревательных установ ках котельные агрегаты и наиболее ответственное вспомогательное оборудование размещают в закрытом помещении, а деаэраторы, баки, водяные фильтры, дымососы и т. д. — на открытом воздухе; эти установки строят в районах с расчетной температурой наруж ного воздуха выше —30° С. В открытых котельных и нагреватель ных установках почти все оборудование размещается на открытом воздухе и только фронтальная часть котлов, водоуказательная ар матура, щиты управления и измерительных приборов и питатель ные насосы располагаются в специальном небольшом помещении; в этом же помещении находится обслуживающий персонал. Такие котельные и нагревательные установки строятся в районах с тем пературой наружного воздуха самого холодного месяца выше
—5° С.
§ 23. СХЕМЫ КОТЕЛЬНЫХ И НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
Схема котельной или нагревательной установок представляет со бой схему движения и распределения теплоносителя и топливообеспечения в ее пределах.
Схемы котельных установок являются довольно стабильными. Общими чертами их являются: построение линий подвода и рас пределения теплоносителя; определенные места установки запор ной, регулирующей арматуры и приборов безопасности; наличие устройств непрерывной или периодической продувки, систем подго товки и подачи жидкого и газообразного топлива и т. д.
Питательные трубопроводы должны обеспечивать в любых ус ловиях надежное питание котла водой. В соответствии с Пра вилами барабанные паровые котлы производительностью 4 т/ч и более при наличии барабанов, обогреваемых горячими газами, должны обязательно иметь две независимые питательные линии. Каждая питательная линия должна иметь пропускную способность, необходимую для обеспечения номинальной производительности котла с учетом расхода воды на продувку. Допускается одна пи тательная линия между регулятором питания и котлом.
Двойные питательные магистрали (рис. 68) получили распро странение в котельных среднего давления с барабанными котлами.
Все магистрали — всасывающие и нагнетательные линии пи тательных насосов, питательные линии котлов и отводы от них к котлам, выполнены двойными. В работе находятся обычно обе ма гистрали. Одна из них может быть отключена без нарушения нор мального ритма питания котлов.
Главные паропроводы для подачи свежего пара от котлов к по требителям могут быть выполнены по различным схемам.
По схеме с одинарной.сборной магистралью (рис. 69) все кот лы и потребители пара присоединяются к общему паропроводу. На общем паропроводе обязательно устанавливают разделительные задвижки, которые позволяют отключать поврежденный участок,
129