Устройство управления паровым котлом

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПАРОВЫМ КОТЛОМ (УУПК) относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котлах малой паропроизводительности на жидком топливе.

УУПК содержит паровой котел (ПК) 1 с форсуночным агрегатом (ФА) 2 и водопитательным насосом (ВПН) 3 с электродвигателем (ЭД) 4. ПК оснащен электродатчиками уровня (ЭДУ) 5,6,19 и 20 воды, электродатчиком 8 давления пара (ЭДП), светочувствительным электродатчиком 18 наличия пламени (ДНП) в топочном пространстве, а также трубопроводами 12,13 и 14 подачи топлива с вмонтированными в них отсечными электроклапанами (ЭК) 11,15 и 16. Кроме того, УУПК снабжено блоком 10 аудиовизуального оповещения персонала о приближении нештатной ситуации в работе ПК.

Отличительными признаками УУПК являются наличие контроля за минимальным и максимальным допустимыми уровнями воды в ПК, возможность избирательной отсечки топлива при двухконтурной подаче его в ФА, а также взаимосвязи ЭДУ,ЭДП и ДНП с другими элементами УУПК.

УУПК обладает более высокими потребительскими свойствами по сравнению с известным устройством-прототипом, так как оно более надежно, управляемо и адаптивно к условиям эксплуатации.

Полезная модель относится к устройствам управления паровых котлов малой производительности со сжиганием в топке дизельного топлива.

Известны устройства (системы) [Иванов В.Д., Смирнов Ю.А. Эксплуатация котельных установок дизельных судов. М., Транспорт, 1971, С.38...42] управления паровыми котлами, содержащими как непосредственно паровой котел с форсуночным агрегатом, так и гидравлически сообщенные с последним, посредством соответствующих трубопроводов, расходный бак топлива и водоподающий питательный насос с электродвигателем привода, а также электродатчики контроля, соответственно нижнего и верхнего уровней воды в котле, электродатчики давления, причем все датчики электрически соединены с узлом управления электродвигателя питательного насоса и с форсуночным агрегатом.

К недостаткам известных устройств можно отнести наличие существенного резерва экономичности и надежности в связи с малой адаптивностью к условиям эксплуатации, особенно в части согласованности работы питательного насоса и форсуночного агрегата с нестабильным по величине паропотреблением.

Известно устройство [СССР, а.с. 1366783, МПК 4 F 22 D 5/02, публ. 15.01.88.], содержащее резервуар, преимущественно паровой котел, водоподающий насос с электроприводом, датчик контроля за достижением водой того или иного (или минимального, или максимального) уровня в этом резервуаре, два, с последовательным срабатыванием, реле времени с соответствующими уставками, аварийный выключатель электропривода насоса, связанный со вторым реле времени, а также видеосигнализацию о недостаточной водоподаче в котел, связанную с первым реле времени.

Устройство так же недостаточно надежно в работе, так как, видимо, предполагает (изначально) стабильную и постоянную, не требующую контроля работу и топки, и форсуночного агрегата, и системы подачи топлива, так как обеспечивает только дополнительную подкачку воды в котел путем увеличения продолжительности работы насоса и отключение водоподачи в нештатной ситуации.

Наиболее близким техническим решением (иначе - прототипом) принята система (устройство) (СССР, а.с. 1615460, МПК 5 F 22 D 5/24, публ. 23.12.90.] управления паровым котлом с форсуночным агрегатом, водопитателыгым насосом с электродвигателем привода, электродатчиками нижнего и верхнего уровней воды, задействованными на пускатель электродвигателя привода водопитательного насоса (для соответствующего включения-отключения последнего), а также электродатчиками минимального и максимального давления пара, задействованными на пускатель форсуночного агрегата (для соответствующего включения-отключения). При этом известное устройство обеспечивает автоматическое включение форсуночного агрегата при падении давления в котле до минимального заданного и выключения этого агрегата по достижении в котле максимально допустимого рабочего давления; аналогично, по сигналам электродатчиков уровня обеспечивается и включения-выключения водопитательного насоса в зависимости от уровня воды в котле.

Однако известное техническое решение - прототип так же не лишено недостатков, а именно:

- отсутствует возможность дистанционного операторского контроля за наличием - отсутствием факела горения топлива»

- контролируется только рабочий диапазон изменения уровня воды, то есть диапазон от нижнего до верхнего значения,

- отсутствует аудиовизуальное предупреждение персонала о нештатной ситуации в режиме работы котла,

- отсутствует возможность оперативной регулировки подачи и/или экстренной отсечки подачи топлива на форсуночный агрегат котла, так как для поддержания заданного режима работы котла по давлению пара при существующей постоянной подаче топлива осуществляется только включение - выключение этого агрегата на какое-то время. Иначе - известному устройству (даже при оснащенности средствами КИПиА в соответствии с требованиями и нормами Госгортехнадзора РФ) для большей безопасности в эксплуатации необходимы дополнительные средства адаптации, контроля и управления, или, что то же самое, повышение потребительских свойств.

Требуемый технический результат заявляемого устройства заключается, таким образом, в повышении потребительских свойств, присущих устройству - прототипу.

Этот результат достигается тем, что известное, согласно прототипу, устройство, содержащее паровой котел с форсуночным агрегатом, водопитательным насосом с электродвигателем привода, электродатчиками нижнего и верхнего уровня воды в котле, задействованными на пускатель электродвигателя привода водопитательного насоса для соответствующего включения - выключения этого электропривода, а также электродатчиком слежения за давлением пара в котле в пределах рабочего штатного диапазона, задействованным, соответственно на блок электропитания и управления форсуночным агрегатом для включения - выключения последнего, снабжено блоком аудиовизуального оповещения о приближении нештатной ситуации в работе котла, отсечным электроклапаном с нормально закрытым запорным элементом, этот клапан установлен на трубопроводе подачи жидкого топлива от расходного бака к форсуночному агрегату, трубопровод между последним и этим отсечным элекгроклапаном выполнен с разветвлением на основной и дополнительный топливопроводы, на каждом из них установлено по аналогичному отсечному элетроклапану, на втором,

дополнительном, топливопроводе установлен регулятор его пропускной способности, в стенке котла установлен светочувствительный электродагчик, обращенный в топочное пространство для обеспечения дистанционного контроля за наличием-отсутствием факела горения топлива, на котле установлены дополнительные электродатчики уровня воды для сигнализации об отклонении его за пределы штатного, заранее заданного, диапазона изменения уровня, контролируемого двумя основными электродатчиками, причем и светочувствительный электродатчик, и дополнительные электродатчики уровня воды в котле, независимо и параллельно друг от друга, задействованы на одновременное отключение, то есть закрытие, электропитание всех трех отсечных элекгроклапанов и на включение блока аудиовизуального оповещения, а электродатчик давления пара задействован на отключение отсечного клапана на дополнительном топливопроводе.

Дополнительным усовершенствованием заявленного объекта является то, что он снабжен дополнительным дублирующим водопитательным насосом с электроприводом.

Отметим, что из общеизвестных источников информации (в том числе и патентных) не выявлены устройства, идентичные предлагаемому, и/или устройства с совокупностью существенных признаков (в том числе и отличительных), эквивалентных совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и проявляющих такие же свойства, позволяющие достичь требуемого технического результата при реализации. Это позволяет утверждать, что предлагаемое техническое решение удовлетворяет «критериям» полезной модели.

Полезная модель поясняется чертежом, где приведена принципиальная схема устройства управления паровым котлом.

Это устройство содержит котел 1 с форсуночным агрегатом 2, водопитальным насосом 3 с электродвигателем 4 привода, элекгродатчиками 5 и 6 нижнего рабочего и верхнего рабочего уровней

воды в котле, датчики 5 и 6 уровня задействованы на пускатель 7 электродвигателя 4 насоса 3 для его включения - выключения, а котел оснащен также электродатчиком 8 слежения за давлением пара, задействованным, соответственно, на блок 9 электропитания и управления форсуночным агрегатом 2. Устройство снабжено блоком 10 аудиовизуального оповещения персонала о приближении нештатной ситуации в работе котла, то есть снабжено одновременно включаемыми световым маячком и звуковой сиреной, а также отсечным электроклапаном 11 на трубопроводе 12 подачи жидкого топлива от расходного бака (на чертеже показан, но отдельной позицией не обозначен) к форсуночному агрегату, причем этот клапан 11 выполнен с нормально закрытым запорным элементом, то есть при подаче электропитания клапан 11 открыт, а при обесточивании клапан закрывается. Между этим клапаном и форсуночным агрегатом 2 котла трубопровод 12 разветвлен на основной (позиция 13) и дополнительный (позиция 14) топливопроводы, соединенные с распылительной вращающейся головкой (изображена, но не обозначена) форсуночного агрегата, при этом на каждом из топливо проводов установлено по отсечному электроклапану (позиции 15 и 16 соответственно) аналогичного исполнения, а на дополнительном топливопроводе 14 установлен еще и регулятор 17 его пропускной способности. На котле установлен также светочувствительный электродатчик 18, обращенный в топочное пространство котла для обеспечения дистанционного контроля за наличием (или отсутствием) факела горения топлива, и два дополнительных электродатчика 19 и 20 уровня воды. Датчик 19 контролирует минимально допустимый уровень воды в котле, то есть несколько меньший, чем нижний рабочий уровень, а датчик 20 контролирует максимально допустимый уровень воды в котле, то есть несколько больший, чем верхний рабочий уровень. Эти электродатчики 19 и 20, а также светочувствительный датчик 18, независимо и параллельно друг от друга, задействованы на отключение (то

есть на закрытие) всех трех отсечных электроклапанов (позиции 11,15 и 16) и на включение блока 10 аудиовизуального оповещения, а электродатчик 8 слежения за давлением пара задействован на отключение только отсечного электроклапана 16 на дополнительном топливопроводе 14. Кроме того устройство снабжено дублирующим дополнительным водопигательным насосом (не показан).

Устройство работает следующим образом. При наличии воды в котле в пределах рабочего диапазона уровня включают блок 9 электропитания и управления форсуночного агрегата одновременно с открытием отсечных электроклапанов. Стандартный форсуночный агрегат обычно содержит распылительную головку, источник высокого напряжения и элекгрозапальник (свечу) для инициации горения топлива, поэтому возникший в топочном пространстве факел горения фиксируется светочувствительным электродатчиком 18 и на пульт (на чертеже не показан) оператора котельной с этого датчика идет электрический сигнал, например для индикации табло «горение есть» зеленого цвета, а если пламя в топочном пространстве отсутствует, то оператору выдается сигнал на табло, например «горение отсутствует» красного цвета. При сезонных различиях в потреблении пара регулировку подачи топлива осуществляют регулятором 17 пропускной способности дополнительного топливопровода 14, исходя из того, что при его полном перекрытии котел обеспечивает минимальную потребность в паре, а при полном открытии регулятора 17 котел обеспечивает максимальную паропроизводительность при соответствующем давлении пара; в случае оперативного изменения паропотребления работает на открытие-закрытие дополнительного топливопровода 14 отсечной электроклапан 16 по управляющему сигналу с элекгродатчика 8 слежения за давлением пара. Своевременное пополнение котла водой осуществляется в автоматическом режиме по управляющему сигналу датчика 5 нижнего рабочего уровня путем влючения в работу электропривода водопитательного насоса 3

посредством пускателя 7, отключение которого осуществляет датчик 6 верхнего рабочего уровня воды. В случае отказа любого из датчиков 5 или 6 возникает одна из нештатных ситуаций в работе котла, когда возможен или перегрев жаровых труб из-за потери воды до аварийного уровня, или переполнение котла водой, что тоже нежелательно. Для предупреждения этих ситуаций каждый из дополнительных электродатчиков, или 19, или 20, допустимого, но еще не аварийного, уровня воды в котле задействован на блок 10 аудиовизуального оповещения персонала о приближении нештатной ситуации в работе котла и на отключение (то есть закрытие) отсечных электроклапанов. Аналогично этим электродатчикам уровня задействован и светочувствительный электродагчик 18, который при исчезновении пламени в топочном пространстве котла выдает электросигнал на блок 10 и на отсечные электроклаппаны.

Все вышеизложенное безусловно обеспечивает устройству требуемый технический результат при управлении паровым котлом, при этом наличие дублирующего водопитательного насоса с автономным электроприводом также работает на этот результат.

1. Устройство управления паровым котлом с форсуночным агрегатом, водопитательным насосом с электродвигателем привода, электродатчиками нижнего и верхнего уровня воды в котле, задействованными на пускатель электродвигателя привода водопитательного насоса для соответствующего включения - выключения этого электропривода, а также электродатчиком слежения за давлением пара в котле в пределах рабочего штатного диапазона, задействованным, соответственно, на блок электропитания и управления форсуночным агрегатом для включения - выключения последнего, отличающееся тем, что снабжено блоком аудиовизуального оповещения о приближении нештатной ситуации в работе котла, отсечным электроклапаном с нормально закрытым запорным элементом, этот клапан установлен на трубопроводе подачи жидкого топлива от расходного бака к форсуночному агрегату, трубопровод между последним и этим отсечным электроклапаном выполнен с разветвлением на основной и дополнительный топливопроводы, на каждом из них установлено по аналогичному отсечному элетроклапану, на втором, дополнительном, топливопроводе установлен регулятор его пропускной способности, в стенке котла установлен светочувствительный электродатчик, обращенный в топочное пространство для обеспечения дистанционного контроля за наличием-отсутствием факела горения топлива, на котле установлены дополнительные электродатчики уровня воды для сигнализации об отклонении его за пределы штатного, заранее заданного, диапазона изменения уровня, контролируемого двумя основными электродатчиками, причем и светочувствительный, и дополнительные электродатчики уровня воды в котле, независимо и параллельно друг от друга, задействованы на отключение, то есть закрытие всех трех отсечных электроклапанов и на включение блока аудиовизуального оповещения, а электродатчик давления пара в котле задействован на отключение отсечного клапана на дополнительном топливопроводе.

2. Устройство управления паровым котлом по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным дублирующим водопитательным насосом с автономным электроприводом для подачи воды в котел.