Кип водогрейных котлов. Контрольно - измерительные приборы

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:

расхода пара, воды, топлива, иногда воздуха, дымовых газов;
давлений пара, воды, газа, мазута, воздуха и для измерения разрежения в элементах и газоходах котла и вспомогательного оборудования;
температур пара, воды, топлива, воздуха и дымовых газов;
уровня воды в барабане котла, циклонах , баках, деаэраторах, уровня топлива в бункерах и других емкостях;
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.

Котельные установки размещают для снижения затрат и повышения эффективности. Все оборудование делят на основное и вспомогательное. Котельные установки могут быть расположены в одном или нескольких помещениях на предприятии.

Основное и вспомогательное оборудование

– это сооружение или отдельное помещение, в котором нагреваются жидкости или теплоносители, участвующие в производстве, отоплении и выпуске продукции. Теплоноситель из котельной может поступать в пункты назначения по теплотрассе и трубопроводам.

Котельное оборудование бывает трёх видов:

отопительное;
производственно – отопительное;
энергетическое.

Оборудование, лежащее в основе, почти не меняется. В состав котла входят водяной экономайзер, топка, прогреватель воздуха и пара, гарнитура. Для удобства обслуживания котельные установки оснащаются лестницами и площадками.

Вспомогательное оборудование котельной:

оборудование для тяги;
контроллеры;
трубопроводы;
системы автоматизации;
аппараты для подготовки воды;
другое оборудование, помогающее в производстве.

Процесс работы котельной на предприятии:

С помощью оборудования и с помощью обслуживающего персонала в топку загружается топливо.
Воздух, необходимый для горения, прогревается в воздухонагревателе для достижения экономии расхода топлива.
Процесс горения топлива обеспечивает приток воздуха. Кислород поступает естественным путем через колосниковую решетку или с помощью дутьевого вентилятора.
Продукты горения поступают в отдельную полость, где остывают, и выводятся через дымоход с помощью
Вода, пройдя несколько степеней очистки, поступает в
При нагреве вода испаряется, скапливается в барабане и поступает в паровой коллектор, после чего распределяется по точкам раздачи через трубопроводы для нужд отопления.

Таким образом работает паровой котел, и получается пар, используемый в производстве и отоплении. Экономия достигается путем автоматизации процессов, для подачи или перекрытия жидкостей и пара используются коллекторы и контроллеры.

Автоматизация процессов

Котельная автоматика – это сложный процесс, он позволяет сократить человеческие трудозатраты и повысить уровень безопасности на предприятии . Основная работа сводится к постоянному отслеживанию контроллера. Диспетчер должен постоянно следить за показателями и задавать нужные параметры для разных технологических этапов производства с помощью контроллера и пульта.

Читайте также: Газовая котельная

В случае аварийных ситуаций или экстренного прекращения подачи одного из элементов производства (воды, масла, электроэнергии) на пульт к диспетчеру выводится сигнал о появлении неполадки . Диспетчер обязан вовремя среагировать и включить световое или звуковое оповещение. При автоматизации котельное оборудование должно отключиться самостоятельно; для продолжения работы на производстве обычно используют заменяющую, резервную технику.

Контроллер или блок управления – это основа всей системы автоматизации отопления. Контроллер отвечает за все процессы и работы автоматики. Контроллером можно управлять дистанционно, с помощью пульта и даже сотового телефона. С помощью «умного» блока можно вести различные журналы с отслеживанием показателей и после сделать анализ по динамике отопления.

Котельная установка (котельная) - это сооружение, в котором осуществляется нагрев рабочей жидкости (теплоносителя) (как правило - воды) для системы отопления или пароснабжения, расположенное в одном техническом помещении. Котельные соединяются с потребителями при помощи теплотрассы и/или паропроводов. Основным устройством котельной является паровой, жаротрубный и/или водогрейный котлы. Котельные используются при централизованном тепло- и пароснабжении или при местном теплоснабжении зданий.

Котельная установка представляет собой комплекс устройств, размещенных в специальных помещениях и служащих для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию пара или горячей воды. Ее основные элементы - котел, топочное устройство (топка), питательные и тягодутьевые устройства. В общем случае котельная установка представляет собой совокупность котла (котлов) и оборудования, включающего следующие устройства: подачи и сжигания топлива; очистки, химической подготовки и деаэрации воды; теплообменные аппараты различного назначения; насосы исходной (сырой) воды, сетевые или циркуляционные - для циркуляции воды в системе теплоснабжения, подпиточные - для возмещения воды, расходуемой у потребителя и утечек в сетях, питательные для подачи воды в паровые котлы, рециркуляционные (подмешивающие); баки питательные, конденсационные, баки-аккумуляторы горячей воды; дутьевые вентиляторы и воздушный тракт; дымососы, газовый тракт и дымовую трубу; устройства вентиляции; системы автоматического регулирования и безопасности сжигания топлива; тепловой щит или пульт управления.

Котел - это теплообменное устройство, в котором теплота от горячих продуктов горения топлива передается воде. В результате этого в паровых котлах вода превращается в пар, а в водогрейных котлах нагревается до требуемой температуры.

Топочное устройство служит для сжигания топлива и превращения его химической энергии в тепло нагретых газов.

Питательные устройства (насосы, инжекторы) предназначены для подачи воды в котел.

Тягодутьевое устройство состоит из дутьевых вентиляторов, системы газовоздуховодов, дымососов и дымовой трубы, с помощью которых обеспечиваются подача необходимого количества воздуха в топку и движение продуктов сгорания по газоходам котла, а также удаление их в атмосферу. Продукты сгорания, перемещаясь по газоходам и соприкасаясь с поверхностью нагрева, передают теплоту воде.

Для обеспечения более экономичной работы современные котельные установки имеют вспомогательные элементы: водяной экономайзер и воздухоподогреватель, служащие соответственно для подогрева воды и воздуха; устройства для подачи топлива и удаления золы, для очистки дымовых газов и питательной воды; приборы теплового контроля и средства автоматизации, обеспечивающие нормальную и бесперебойную работу всех звеньев котельной.

В зависимости от использования их теплоты котельные делятся на энергетические, отопительно-производственные и отопительные.

Энергетические котельные снабжают паром паросиловые установки, вырабатывающие электроэнергию, и обычно входят в комплекс электрической станции. Отопительно-производственные котельные бывают на промышленных предприятиях и обеспечивают теплотой системы отопления и вентиляции, горячего водоснабжения зданий и технологические процессы производства. Отопительные котельные решают те же задачи, но обслуживают жилые и общественные здания. Они делятся на отдельно стоящие, сблокированные, т.е. примыкающие к другим зданиям, и встроенные в здания. В последнее время все чаще строят отдельно стоящие укрупненные котельные с расчетом на обслуживание группы зданий, жилого квартала, микрорайона.

Устройство встроенных в жилые и общественные здания котельных в настоящее время допускается только при соответствующем обосновании и согласовании с органами санитарного надзора.

Котельные малой мощности (индивидуальные и небольшие групповые) обычно состоят из котлов, циркуляционных и подпиточных насосов и тягодутьевых устройств. В зависимости от этого оборудования в основном определяются размеры помещений котельной.

2. Классификация котельных установок

Котельные установки в зависимости от характера потребителей разделяются на энергетические, производственно-отопительные и отопительные. По виду получаемого теплоносителя их делят на паровые (для выработки пара) и водогрейные (для выработки горячей воды).

Энергетические котельные установки вырабатывают пар для паровых турбин на тепловых электростанциях. Такие котельные оборудуют, как правило, котлоагрегатами большой и средней мощности, которые вырабатывают пар повышенных параметров.

Производственно-отопительные котельные установки (обычно паровые) вырабатывают пар не только для производственных нужд, но и для целей отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Отопительные котельные установки (в основном водогрейные, но они могут быть и паровыми) предназначены для обслуживания систем отопления производственных и жилых помещений.

В зависимости от масштаба теплоснабжения отопительные котельные бывают местные (индивидуальные), групповые и районные.

Местные котельные обычно оборудуют водогрейными котлами с нагревом воды до температуры не более 115 °С или паровыми котлами с рабочим давлением до 70 кПа. Такие котельные предназначены для снабжения теплотой одного или нескольких зданий.

Групповые котельные установки обеспечивают теплотой группы зданий, жилые кварталы или небольшие микрорайоны. Их оборудуют как паровыми, так и водогрейными котлами большей теплопроизводительности, чем котлы для местных котельных. Эти котельные обычно размещают в специально сооруженных отдельных зданиях.

Районные отопительные котельные служат для теплоснабжения крупных жилых массивов: их оборудуют сравнительно мощными водогрейными или паровыми котлами.

Рис. 1.

Рис. 2.

Рис. 3.

Рис. 4.

Отдельные элементы принципиальной схемы котельной установки принято условно показать в виде прямоугольников, кружков и т.п. и соединять их между собой линиями (сплошными, пунктирными), обозначающими трубопровод, паропроводы и т. п. В принципиальных схемах паровых и водогрейных котельных установок имеются существенные различия. Паровая котельная установка (рис. 4, а) из двух паровых котлов 1, оборудованных индивидуальными водяными 4 и воздушными 5 экономайзерами, включает групповой золоуловитель 11, к которому дымовые газы подходят по сборному борову 12. Для отсоса дымовых газов на участке между золоуловителем 11 и дымовой трубой 9 установлены дымососы 7 с электродвигателями 8. Для работы котельной без дымососов установлены шиберы (заслонки) 10.

Пар от котлов по отдельным паропроводам 19 поступает в общий паропровод 18 и по нему к потребителю 17. Отдав теплоту, пар конденсируется и по конденсатопроводу 16 возвращается в котельную в сборный конденсационный бак 14. Через трубопровод 15 в конденсационный бак подается добавочная вода из водопровода или химводоочистки (для компенсации объема, не вернувшегося от потребителей).

В случае, когда часть конденсата теряется у потребителя, из конденсационного бака смесь конденсата и добавочной воды подается насосами 13 по питательному трубопроводу 2 сначала в экономайзер 4, а затем в котел 1. Воздух, необходимый для горения, засасывается центробежными дутьевыми вентиляторами 6 частично из помещения котельной, частично снаружи и по воздуховодам 3 подается сначала к воздухоподогревателям 5, а затем к топкам котлов.

Водогрейная котельная установка (рис. 4, б) состоит из двух водогрейных котлов 1, одного группового водяного экономайзера 5, обслуживающего оба котла. Дымовые газы по выходе из экономайзера по общему сборному борову 3 поступают непосредственно в дымовую трубу 4. Вода, нагретая в котлах, поступает в общий трубопровод 8, откуда подается к потребителю 7. Отдав теплоту, охлажденная вода по обратному трубопроводу 2 направляется сначала в экономайзер 5, а затем опять в котлы. Вода по замкнутому контуру (котел, потребитель, экономайзер, котел) перемещается циркуляционными насосами 6.

Рис. 5. : 1 - циркуляционный насос; 2 - топка; 3 - пароперегреватель; 4 - верхний барабан; 5 - водоподогреватель; 6 - воздухоподогреватель; 7 - дымовая труба; 8 - центробежный вентилятор (дымосос); 9 - вентилятор для подачи воздух в воздухоподогреватель

На рис. 6 представлена схема котельного агрегата с паровым котлом, имеющим верхний барабан 12. В нижней части котла расположена топка 3. Для сжигания жидкого или газообразного топлива используют форсунки или горелки 4, через которые топливо вместе с воздухом подается в топку. Котел ограничен кирпичными стенами -обмуровкой 7.

При сжигании топлива выделяющаяся теплота нагревает воду до кипения в трубных экранах 2, установленных на внутренней поверхности топки 3, и обеспечивает ее превращение в водяной пар.

Рис 6.

Дымовые газы из топки поступают в газоходы котла, образуемые обмуровкой и специальными перегородками, установленными в пучках труб. При движении газы омывают пучки труб котла и пароперегревателя 11, проходят через экономайзер 5 и воздухоподогреватель 6, где они также охлаждаются вследствие передачи теплоты воде, поступающей в котел, и воздуху, подаваемому в топку. Затем значительно охлажденные дымовые газы при помощи дымососа 17 удаляются через дымовую трубу 19 в атмосферу. Дымовые газы от котла могут отводиться и без дымососа под действием естественной тяги, создаваемой дымовой трубой.

Вода из источника водоснабжения по питательному трубопроводу подается насосом 16 в водяной экономайзер 5, откуда после подогрева поступает в верхний барабан котла 12. Заполнение барабана котла водой контролируется по водоуказательному стеклу, установленному на барабане. При этом вода испаряется, а образующийся пар собирается в верхней части верхнего барабана 12. Затем пар поступает в пароперегреватель 11, где за счет теплоты дымовых газов он полностью подсушивается, и температура его повышается.

Из пароперегревателя 11 пар поступает в главный паропровод 13 и оттуда к потребителю, а после использования конденсируется и в виде горячей воды (конденсата) возвращается обратно в котельную.

Потери конденсата у потребителя восполняются водой из водопровода или из других источников водоснабжения. Перед подачей в котел воду подвергают соответствующей обработке.

Воздух, необходимый для горения топлива, забирается, как правило, вверху помещения котельной и подается вентилятором 18 в воздухоподогреватель 6, где он подогревается и затем направляется в топку. В котельных небольшой мощности воздухоподогреватели обычно отсутствуют, и холодный воздух в топку подается или вентилятором, или за счет разрежения в топке, создаваемого дымовой трубой. Котельные установки оборудуют водоподготовительными устройствами (на схеме не показаны), контрольно-измерительными приборами и соответствующими средствами автоматизации, что обеспечивает их бесперебойную и надежную эксплуатацию.

Рис. 7.

Для правильного монтажа всех элементов котельной используют монтажную схему, пример которой показан на рис. 9.

Рис. 9.

Водогрейные котельные установки предназначены для получения горячей воды, используемой для отопления, горячего водоснабжения и других целей.

Для обеспечения нормальной эксплуатации котельные с водогрейными котлами оборудуют необходимой арматурой, контрольно-измерительными приборами и средствами автоматизации.

Водогрейная котельная имеет один теплоноситель - воду в отличие от паровой котельной, у которой два теплоносителя - вода и пар. В связи с этим в паровой котельной необходимо иметь отдельные трубопроводы для пара и воды, а также баки для сбора конденсата. Однако это не значит, что схемы водогрейных котельных проще паровых. Водогрейная и паровая котельные по сложности устройства бывают различными в зависимости от вида используемого топлива, конструкции котлов, топок и т. п. В состав как паровой, так и водогрейной котельной установки обычно входят несколько котлоагрегатов, но не менее двух и не более четырех-пяти. Все они связываются между собой общими коммуникациями - трубопроводами, газопроводами и др.

Устройство котлов меньшей мощности показано ниже в пункте 4 данной темы. Чтобы лучше понять устройство и принципы действия котлов разной мощности, желательно сравнить устройство этих менее мощных котлов с устройством описанных выше котлов большей мощности, и найти в них основные элементы, выполняющие такие же функции, а также понять основные причины различий в конструкциях.

3. Классификация котельных агрегатов

Котлы как технические устройства для производства пара или горячей воды отличаются многообразием конструктивных форм, принципов действия, используемых видов топлива и производственных показателей. Но по способу организации движения воды и пароводяной смеси все котлы могут быть разделены на следующие две группы:

Котлы с естественной циркуляцией;

Котлы с принудительным движением теплоносителя (воды, пароводяной смеси).

В современных отопительных и отопительно-производственных котельных для производства пара используются в основном котлы с естественной циркуляцией, а для производства горячей воды - котлы с принудительным движением теплоносителя, работающие по прямоточному принципу.

Современные паровые котлы с естественной циркуляцией делают из вертикальных труб, расположенных между двумя коллекторами (верхним и нижним барабанами). Их устройство показано на чертеже на рис. 10, фотография верхнего и нижнего барабана с соединяющими их трубами - на рис. 11, а размещение в котельной - на рис. 12. Одна часть труб, называемых обогреваемыми «подъемными трубами», нагревается факелом и продуктами сгорания топлива, а другая, обычно не обогреваемая часть труб, находится вне котельного агрегата и носит название «опускные трубы». В обогреваемых подъемных трубах вода нагревается до кипения, частично испаряется и в виде пароводяной смеси поступает в барабан котла, где происходит ее разделение на пар и воду. По опускным не обогреваемым трубам вода из верхнего барабана поступает в нижний коллектор (барабан).

Движение теплоносителя в котлах с естественной циркуляцией осуществляется за счет движущего напора, создаваемого разностью весов столба воды в опускных и столба пароводяной смеси в подъемных трубах.

Рис. 10.

Рис. 11.

Рис. 12.

В паровых котлах с многократной принудительной циркуляцией поверхности нагрева выполняются в виде змеевиков, образующих циркуляционные контуры. Движение воды и пароводяной смеси в таких контурах осуществляется с помощью циркуляционного насоса.

В прямоточных паровых котлах кратность циркуляции составляет единицу, т.е. питательная вода, нагреваясь, последовательно превращается в пароводяную смесь, насыщенный и перегретый пар.

В водогрейных котлах вода при движении по контуру циркуляции нагревается за один оборот от начальной до конечной температуры.

По виду теплоносителя котлы разделяются па водогрейные и паровые. Основными показателями водогрейного котла являются тепловая мощность, то есть теплопроизводительность, и температура воды; основными показателями парового котла - паропроизводительность, давление и температура.

Водогрейные котлы, назначением которых является получение горячей воды заданных параметров, применяют для теплоснабжения систем отопления и вентиляции, бытовых и технологических потребителей. Водогрейные котлы, работающие обычно по прямоточному принципу с постоянным расходом воды, устанавливают не только на ТЭЦ, но и в районных отопительных, а также отопительно-производственных котельных в качестве основного источника теплоснабжения.

Рис. 13.

Рис. 14.

По относительному движению теплообменивающихся сред (дымовых газов, воды и пара) паровые котлы (парогенераторы) могут быть разделены на две группы: водотрубные котлы и жаротрубные котлы. В водотрубных парогенераторах внутри труб движется вода и пароводяная смесь, а дымовые газы омывают трубы снаружи. В России в XX веке преимущественно использовались водотрубные котлы Шухова. В жаротрубных, наоборот, внутри труб движутся дымовые газы, а вода омывает трубы снаружи.

По принципу движения воды и пароводяной смеси парогенераторы подразделяются на агрегаты с естественной циркуляцией и с принудительной циркуляцией. Последние подразделяются на прямоточные и с многократно-принудительной циркуляцией.

Примеры размещения в котельных котлов разной мощности и назначения, а также другого оборудования, показаны на рис. 14- 16.

Рис. 15.

Рис. 16. Примеры размещения бытовых котлов и другого оборудования

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.

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.