Для чего применяется блокировка механизмов подачи топлива в котел и в системах

4.1.14. Механизмы топливоподачи должны управляться автоматически

либо дистанционно с центрального шита управления системы топливоподачи.
При эксплуатации должна быть обеспечена надежная работа блокировок, устройств зашиты, сигнализации и аварийного останова для бесперебойной, надежной и безопасной работы системы топливоподачи (останов конвейеров при пробуксовке лент, переполнении течек, неправильном выборе схемы, останове одного механизма и др.).
Механизмы топливоподающего тракта представляют собой единую технологическую поточно-транспортную систему, что предопределяет необходимость управления ими с одного центрального щита управления (ЦЩУ) топли-воподачи. Наиболее распространены следующие виды управления механизмами топливоподающего тракта:
— автоматическое;
— дистанционное;
— местное.
Основными режимами управления являются автоматический или дистанционный. В первом случае пуск и останов всех механизмов и машин выбранной технологической линии, а также сблокированных вспомогательных систем и механизмов (аспирация, металлоотделение, отбор проб и т.д.) осуществляются с ЦЩУ путем нажатия кнопки “Пуск” или “Останов”. При этом автоматически включаются все защиты и блокировки, предусмотренные проектом.
Во втором случае пуск и останов всех машин и механизмов выбранной технологической линии, а также сблокированных с ними вспомогательных систем и механизмов осуществляются с ЦЩУ путем нажатия кнопок “Пуск” и “Останов” последовательно для каждого включаемого в работу устройства. При этом пуск машин и механизмов должен осуществляться начиная с последнего, а останов — начиная с первого по ходу топлива механизма (питателя или конвейера) с выдержкой времени, необходимой для схода топлива. При дистанционном пуске некоторые защиты и блокировки могут быть исключены.
Местное управление, как правило, используется для прокрутки и проверки работы отдельных механизмов в процессе наладки или после ремонта, а также при необходимости для аварийного останова.
Вспомогательные системы и механизмы, как правило, имеют автоматическое или местное управление, так как их пуск и останов осуществляются либо по месту, либо автоматически по блокировке одновременно с пуском основных машин и механизмов.
Для надежной и безаварийной работы топливоподаю-щего тракта предусматриваются основные защитные и запретные блокировки:
— запрещающая пуск механизмов без включения в помещении предупредительного звукового сигнала;
— запрещающая пуск механизмов в неправильной последовательности;
— запрещающая работу механизмов при неисправности в цепях включения электродвигателей, тормозов, масляных насосов редукторов, вентиляторов обдува электродвигателей или устройств подачи воды в рубашку редуктора;
— останавливающая ленточный конвейер, на котором установлен контрольный металлоискатель, при обнаружении опасных металлических предметов;
— от неправильного положения шибера в узле пере
сыпки или плужкового сбрасывателя;
— при завале пересыпной течки или приемного короба плужкового сбрасывателя, пробуксовке или обрыве конвейерной ленты или грузовой натяжной станции, а также при отключении последующего по ходу топлива механизма.
Действие последней блокировки не распространяется на молотковые дробилки, пуск которых невозможен без полной очистки от топлива. В случае отключения ленточного конвейера за дробилкой останавливается конвейер, подающий в нее топливо, а она сама остается включенной.
При сходе ленты подается сигнал на ЦЩУ топливоподачи. Отключать при этом конвейер нецелесообразно, так как чаще всего сход ленты является кратковременным. При устойчивом сигнале о сходе ленты следует принять меры к его устранению. Если сход ленты неустраним, необходимо снять нагрузку с конвейера, отключить его и перейти на параллельную нитку. Возможен вариант использования двухпозиционных датчиков схода конвейерной ленты: вначале (при сходе ленты до первой уставки) сигнал только подается на ЦЩУ, а при увеличении схода до второй уставки отключается конвейер.
При автоматизации процесса загрузки бункеров котельной необходимо соблюдать следующие основные принципы:
— должны в первую очередь заполняться только бункера с минимальным уровнем топлива, причем во избежание опорожнения одного из них загрузку следует осуществлять с ограничением по времени; при отсутствии бункеров с минимально допустимым уровнем топлива можно перейти на режим последовательной загрузки всех незаполненных бункеров с контролем по уровню;

Источник

Автоматизация работы и защита пароводогрейных котлов

Система технологической защиты и блокировки применяется для защиты от повреждений и предупреждения аварий. Устройство защит действует при глубоких нарушениях технологического процесса или неисправностях оборудования, грозящих вызвать аварийную ситуацию. При этом автоматически осуществляются отключение отдельных неисправных элементов оборудования, снижение нагрузки или остановка агрегата. В качестве технических средств защиты используют обычные контрольно-измерительные приборы, имеющие контактную систему и работающие в комплекте с датчиками температуры, давления, расхода и т. п.

Степень оснащения упомянутыми системами котельных установок определяется их назначением (производственные и отопительные котельные установки, котлы электростанций), мощностью и условиями работы. Общей тенденцией развития автоматизации котельных установок является переход от автоматизации отдельных процессов и операций к полной, комплексной их автоматизации, что особенно наглядно проявляется на мощных современных электростанциях.

С помощью системы автоматизации комбинированного котла решаются задачи регулирования в определенных пределах заранее заданных величин, характеризующих протекание процессов и управления, т.е. осуществления дистанционно-периодических операций с элементами регулирования агрегата.

В систему автоматики котла входят также защита оборудования от повреждений из-за нарушений технологических процессов и блокировка, которая обеспечивает автоматическое включение и выключение оборудования, вспомогательных механизмов и органов управления с определенной последовательностью, требующейся по технологическому процессу [36].

а) запретительно-разрешающая, предотвращающая неправильные действия персонала при нормальном режиме эксплуатации:

б) аварийная, вступающая в действие при режимах, могущих привести к травмированию персонала и повреждениям оборудования;

в) для включения резервного оборудования вместо отключенного.

Автоматические регуляторы обычно получают импульсы от воспринимающей части контрольно-измерительных приборов или 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. Регулируемый параметр 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 направляемый 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 эксплуатационными 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:

а) стабилизации, при которой управляющее воздействие остается неизменным при всех режимах работы объекта, т.е. поддерживаются постоянными давление, температура, уровень и некоторые другие параметры;

б) 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;

в) программного регулирования, когда значение регулируемого параметра изменяется во времени по заранее заданной программе. Последнее осуществляется при циклических процессах, например при 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 построения 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 (изодромной), 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 и 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.

В общем случае система автоматического регулирования парового контура котла состоит из следующих систем регулирования: процесса горения, питания (уровня воды в уравнительных емкостях, циклонах) 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, при установившемся режиме работы комбинированного котла принимается, что расход топлива B пропорционален выработке суммарной теплоты \(_<\text<сум>>\) (пара и горячей воды)\[<\text>_<н>^<р><\eta >_<к>^<\text<бр>>=_<\text<сум>>\].

Здесь \(<\eta >_<к>^<\text<бр>>\)– КПД котла (брутто); \(_<н>^<р>\)– низшая теплота сгорания топлива.

Подача воздуха в топку должна производиться в количестве, необходимом для поддержания заданного коэффициента расхода воздуха α. Величина α выбирается из условия обеспечения экономичного сжигания топлива. В действующем котле величина α рассчитывается на основе результатов анализа состава отходящих газов по формуле

где \(<О>_<2>^<\text<дг>>\)– процентное содержание кислорода в отходящих дымовых газах.

Так как показания газоанализаторов запаздывают, то условились считать, что для полного сжигания топлива любого вида и состава требуется одинаковое количество кислорода на единицу низшей теплоты сгорания. Тогда, считая теплоту по горячей воде, пару или топливу, можно поддерживать расход воздуха пропорциональным расходу топлива, т.е. осуществлять схему «топливо-воздух», которая больше всего пригодна для топлив с постоянной по времени теплотой сгорания, и при возможности измерять расход этого топлива, т.е. для природного газа и жидкого топлива.

Ниже рассмотрены некоторые структурные схемы автоматического регулирования процессов в паровых и водогрейных контурах комбинированных котлов. Для паровых контуров комбинированных котлов при работе их в чисто паровом режиме необходима подача топлива в соответствии с нагрузкой по импульсу постоянства давления в паровом контуре. Применяемая для этого схема показана на рис. 8.5.1. В ней и в остальных схемах приняты следующие обозначения: Д ¾ датчик; РД ¾ усилитель; З ¾ задатчик; ИМ ¾ исполнительный механизм; РО ¾ регулирующий орган и ЖОС ¾ жесткая обратная связь.

При работе котла на газе наиболее часто используется схема «топливо – воздух», показанная на рис. 8.5.2. В этой схеме регулятор получает два импульса: по измеряемому расходу газа или его давлению перед горелками от датчика Д₁ и по давлению воздуха в коробе перед горелками котла Д₂. При работе котла на мазуте из-за трудностей измерения его расхода один датчик (рис. 8.5.3) получает импульс от перемещения выходного звена исполнительного механизма ДП, а второй ¾ по давлению воздуха аналогично схеме рис. 8.5.1.

Рис.8.5.1. Схема регулятора топлива

Рис.8.5.2. Схема регулятора воздуха по расходу газового топлива

Рис.8.5.3. Схема регулятора воздуха при работе на жидком топливе

При работе комбинированного котла в чисто водогрейном или в ком- бинированном режиме, т.е. с частичной выдачей пара, для регулирования его суммарной теплопроизводительности применяются обычно САР, поддерживающие постоянную температуру сетевой воды на выходе из водогрейного контура котла в зависимости от температуры наружного воздуха.

Схема такого регулятора показана на рис. 8.5.4, где ТС — датчики температуры. Регулятор 1ТС поддерживает заданную температуру воды за котлом, воздействуя на регулирующий орган на газопроводе или мазутопроводе, идущих к горелкам котла.

Рис.8.5.4. Схема регулятора температуры воды за водогрейным контуром котла

При работе водогрейного контура комбинированного котла в переменном режиме регулятор получает импульс от датчика 2ТС, измеряющего температуру воды, поступающей в тепловые сети потребителя (на рис. 8.5.4 этот импульс изображен пунктиром).

Схемы регуляторов воздуха для комбинированных котлов в этом режиме работы осуществляются по принципу «топливо-воздух», как это изображено на рис. 8.5.2 и 8.5.3, но в них добавляется следящий прибор с задатчиком З, получающий импульс от исполнительного механизма ИМ каждого из направляющих аппаратов дутьевых вентиляторов.

При такой схеме регулирования котла, работающего в комбинированном режиме, количество пара, вырабатываемого котлом, может не соответствовать требуемому промышленными потребителями. В этом случае избыточное количество пара через автоматически открываемый клапан направляется в теплообменники для подогрева обратной сетевой воды.

Подача питательной воды в паровой контур комбинированных котлов осуществляется в уравнительные емкости контуров с естественной и многократной принудительной циркуляцией. Регулирование подачи питательной воды осуществляется регулятором питания в соответствии с количеством выдаваемого пара и размером непрерывной продувки.

Наиболее простым является одноимпульсный регулятор с датчиком от уровня воды в уравнительной емкости и циклонах, как это показано на рис. 8.5.5, где кроме известных обозначений через УЕ обозначена уравнительная емкость и РУ – регулятор уровня. Эта схема с упругой обратной связью УОС может использоваться в паровых контурах комбинированных котлов небольшой мощности. В более крупных паровых контурах к импульсу по уровню воды в уравнительной емкости добавляются импульсы от датчиков приборов, измеряющих расходы питательной воды и пара. Импульс от первого датчика служит жесткой обратной связью, а от второго является дополнительным опережающим импульсом для регулятора питания.

Рис.8.5.5. Схема регулятора питания парового контура котла

Непрерывная продувка в паровом контуре комбинированного котла осуществляется из каждого выносного циклона, а при применении двухступенчатого испарения – из выносных циклонов солевого отсека.

Регулятор непрерывной продувки устанавливается на каждом котле и в соответствии с расходом пара и заданной величиной солесодержания продувочной воды изменяет положение регулирующего клапана на общей линии непрерывной продувки каждого котла.

Для поддержания постоянства разрежения в топочной камере, что необходимо для обеспечения безопасности обслуживающего персонала и предотвращения больших присосов воздуха в топку, используется одноимпульсный астатический регулятор, воздействующий на направляющий аппарат дымососа.

Рис.8.4.6 Схема такого регулятора изображена на рис. 8.5.6, где через РР обозначен регулятор разрежения. Пунктиром показана упругая обратная связь от электрического исполнительного механизма ИМ₂ при установке дымососа вне здания котельной.

Рис.8.5.6. Схема регулятора разрежения в топке

Для обеспечения безопасной работы персонала и надежной работы котла предусматривается автоматическая защита теплового оборудования. Защиты, действующие на остановках и отключение котла, приходят в действие при:

На рис. 8.5.7 приведена структурная схема автоматизации работы комбинированного пароводогрейного котла.

Рис.8.5.7. Структурная схема автоматизации работы комбинированного пароводогрейного котла

Автоматизация комбинированного котла осуществляется на базе электронно-механической системы авторегулирования с регуляторами типа РПИБ в сочетании с системой сигнализации тепловой защиты и системой блокировки, повышающей надежность эксплуатации агрегата [36].

Автоматическая система безопасности (защита) предназначена для контроля за основными теплотехническими параметрами котла и отключения его при отклонении этих параметров за пределы допустимых значений. Действие защиты сводится к отсечке топлива (мазута или газа), подаваемого в топку котла, что предотвращает развитие аварии.

В структурную схему регулятора РПИБ входят первичные приборы, регулирующие приборы и исполнительные механизмы.

Регулирующий прибор состоит из измерительного и электронного блоков, объединенных в одном корпусе. Исполнительный механизм, выполняемый в виде колонки дистанционного управления и электропривода с редуктором, размещается отдельно от регулирующего прибора и может управляться с помощью специального дистанционного управления.

Регулирующая аппаратура предназначена для реализации автоматических систем регулирования (АСР) различных технологических процессов, обеспечивает суммирование и компенсацию электрических сигналов, поступающих от первичных приборов (преобразователей сигналов), и усиление этих сигналов до значения, необходимого для управления пусковым устройством электрического исполнительного механизма.

При пуске комбинированного котла в работу особое внимание должно быть уделено проверке правильности установки и снятия заглушек на водоперепускных трубах и наружных трубопроводах парового контура. При нарушениях правильности установки заглушек для режима, в котором котел должен работать, возможны пережоги труб и аварийный выход котла из строя. Поэтому для обеспечения безопасной работы котла должна предусматриваться установка сигнализирующих приборов, подтверждающих правильность установки заглушек для каждого режима.

Автоматизация работы комбинированного котла позволяет кроме повышения надежности и облегчения труда получить определенную экономию топлива, составляющую, например, при автоматизации регулирования процесса горения и питания парового контура около 1—2%.

Кроме автоматического регулирования работы комбинированных котлов при комплексной автоматизации котельных автоматизируется работа деаэраторов, аппаратуры химической водоподготовки, редукционных установок и т.п.

Схемы регуляторов, а также используемые для автоматизации аппаратура и приборы подробно рассмотрены в [36].

Источник