Тема:  Дослідження схем автоматизації котла пароутворювача

Призначення котла пароутворювача

Електродні парові котли КЕПР призначені для вироблення насиченої пари тиском до 0,6 МПа (6 кгс / см²) і може бути застосований для опалення житлових і виробничих приміщень, технологічного парового постачання сільськогосподарських, промислових і побутових об'єктів. У паровому котлі теплота, що виділяється при протіканні електричного струму через воду, яка являється активним опором, йде на її нагрівання і випаровування. Електродні парові котли виробляють насичену пару. Умовне позначення котла КЕПР-250 / 0,4: котел електродний парової регульований споживаної потужністю 250 кВт, номінальною напругою мережі живлення 0,4 кВ.

Будова котла  пароутворювача КЕПР-250 / 0,4

Рисунок 1. Будова електродного котла КЕПР-250 / 0,4

1 - патрубок ручного підживлення котла; 2 - патрубок автоматичного підживлення котла; 3 – кран; 4 – поплавок; 5 - регулятор рівня; 6 - регулятор температури; 7 - патрубок відводу пара; 8 - кришка котла; 9 - електродний датчик граничного рівня; 10 - запобіжні клапани; 11 - отвір для видалення повітря; 12 – манометри; 13 - парогенеруюча камера; 14 - витіснювальна камера; 15 - покажчик рівня; 16 - плоскі електроди; 17 - днище котла; 18 - прохідні ізолятори; 19 - патрубок для продувки котла; 20 - дренажний патрубок

Електродний паровий котел КЕПР має циліндричний корпус в який має дві камерами – парогенеруюча 13 і витіснювальна 14. В парогенеруючій камері розташовані плоскі електроди 16, на які по струмоведучих шпильках через прохідні ізолятори 18, в днище 17 подається напруга 0,4 кВ трифазної електричної мережі. Вода, що заповнює простір між електродами, утворює активний електричний опір, включений за схемою "трикутник".

Крайні пластини електродів ізолюються зовні діелектричними пластинами для виключення несиметричного навантаження по фазах (перекосу). У разі живлення котла водою з низьким питомим опором система електродів виконується з трьох циліндричних стрижнів, а не з плоских.

Парогенеруюча і витіснювальна камери заповнені водою в нижній частині котла, а в верхній частині обидві камери пов'язані тільки через регулятор температури РТ-40.

Принцип дії котла КЕПР-250 / 0,4

 Конструкція котла забезпечує автоматичне регулювання в заданому режимі електричної потужності котла і, отже, його паропродуктивності.

Підвищення тиску пара в котлі вище установки регулятора температури пов'язано з закриттям клапана регулятора, при цьому перекривається зв'язок парогенеруючої камери з паровим об'ємом витіснювальної, що призводить до підвищення тиску в паровому обсязі парогенеруючої камери в порівнянні з витіснювальною. Це призводить до витіснення  води з парогенеруючої камери в витіснювальну, зниження рівня в води на електродній системі і пов'язане з цим зменшення електричної потужності котла і його паропродуктивності. При зниженні тиску нижче уставки регулятор температури відкриває зв'язок камер по пару, через що тиск в них вирівнюється, вода перетікає в парогенеруючу камеру, збільшуючи рівень занурення електродів, повертаючи котел в заданий режим роботи.

Введення води з водо мережі  здійснюється в витіснювальну камеру через поплавковий регулятор рівня 5, відбір пара здійснюється через патрубок 7 в парогенеруючої камери. Поплавковий регулятор рівня 5 являє собою посудину, з'єднаний двома патрубками з водяним простором витіснювальної камери електродного котла. Регулятора є два патрубки для автоматичного 2 і ручного 1 підживлення. Поплавок 4 через шток і кулісу з'єднаний з краном 3 патрубка автоматичного підживлення.

Рівень води в котлі контролюється по покажчику рівня 15. Котел оснащений захистом від переливу, в якій електродний датчик рівня 9, встановлений в кришці 8, дає сигнал відповідному виконавчому механізму на припинення подачі живильної води при досягненні граничного рівня води в котлі.

При автоматичному підживленні відкритий клапан на трубопроводі, клапан ручної підживлення закритий, вода надходить в корпус регулятора рівня і через нижній патрубок в котел. Як тільки рівень води в котлі досягне положення, що перевищує верхній рівень затоплення електродів на 100 мм, поплавок через шток з кулісою перекриває кран 3, припиняючи надходження води в котел. Номінальні витрати води регулятор рівня забезпечує при повністю затоплених електродах. У разі виходу з ладу поплавкового регулятора рівня тимчасова робота котла можлива при ручному регулюванні подачі води через патрубок ручного підживлення 1.

Захист котла від перевищення тиску здійснюється двома запобіжними клапанами.

Робота принципової електричної схеми парового котла КЕПР 251/0,4

Рисунок 2. Принципова електрична схема управління електродним котлом-пароутворювачем типу КЕПР-250

Керування котлами здійснюється в ручному і автоматичному режимах, які встановлюють за допомогою перемикача SA1.

Вмиканням рубильника SA і однополюсних автоматичних вимикачів QF1 і QF2 подається напруга на кола керування і сигналізації електродного електрокотла. В автоматичному режимі проміжне реле KV3 спрацьовує і через свої контакти KV3.1 подає живлення на котушку контактора КМ, контакти якого КМ5.1 вмикають електрокотел в електромережу.

Електроди котла залишаться приєднаними до мережі доти, поки в котлі тиск не підніметься до максимального значення і контакти SР1.2 електроконтактного манометра замкнуться. Тоді котушка проміжного реле KV2 опиниться під напругою, контакти KV2.1 блокують контакти SР1.2, а контакти КV2.2 розмикаються і котушка реле KV3 знеструмлюється. При цьому розмикаються контакти KV3.1 в колі котушки КМ5 і силові контакти, через які одержує живлення електрокотел, розмикаються.

У схемі передбачені два блокування від роботи при несиметрії напруги в мережі (спрацьовує реле KV6, замикаються контакти KV6.1, спрацьовує реле КV4, розмикаються контакти КV4.1, знеструмлюється реле KV3, розмикаються контакти КV3.1 і контактор КМ5 вимикає електрокотел з електромережі), а також від включення електронагрівників при непрацюючому електронасосі (блок-контакти OF3.1) В схему ввімкнуті також контакти SР2.1 аварійного манометричного реле. При підвищенні тиску в електрокотлі до максимально допустимого значення ці контакти розмикаються і електрокотел вимикається з мережі. Контакти KV4.3 подають живлення на виносну сигналізацію.

Автоматичні вимикачі використовуються для захисту від перевантажень і коротких замикань; контактор для комутації ланцюга підключення електродного котла; трансформатори струму і амперметри, призначені для контролю струмів навантаження електродного котла; вольтметри для контролю напруги живлення.

Призначення регулятора температури прямої дії РТ

Регулятор температури прямої дії РТ-ДО (ДЗ) призначений для автоматичної підтримки температури регульованого середовища шляхом зміни витрати пари, рідких і газоподібних речовин. Регулятор РТ-ДО - з двохходовим нормально відкритим регулюючим органом; РТ-ДЗ - з двохходовим нормально закритим регулюючим органом.

Будова та принцип дії регулятора температури РТ

Регулятор складається з конструкційних вузлів: термосистеми і регулюючого органу.

Рисунок 3. Загальний вигляд та будова регулятора температури РТ:

1- корпус; 2 – сідло клапана; 3 – шток з клапаном; 4 – сильфон розвантаження; 5 – виконавчий орган; 6 – шкала настроювання; 7 – гвинт настроювання; 8 – термобалон.

Термосистема, внутрішня порожнина якої герметична і заповнена робочою рідиною, складається з термобаллона 8, виконавчого органу 5, шкали настройки 6 і гвинта настроювання 7.

Регулюючий клапан складається з корпусу 1, закріпленого в корпусі сідла 2, штока з клапаном 3 і сильфона розвантаження 4.

Принцип дії регулятора заснований на зміні об'єму рідини в термобалоні 8 при зміні регульованої температури. Зміна обсягу рідини викликає переміщення штока виконавчого механізму 5 і пов'язаного з ним штока клапана 3.

Налаштування регулятора на задану температуру проводиться за шкалою 6 обертанням гвинта налаштування 7, за допомогою стандартного гайкового ключа.

Призначення реле тиску

Реле тиску BCP призначені для застосування в системах автоматизації, технологічних захистів і блокувань парових та водогрійних котлів.

Рисунок 4. Загальний вигляд та будова реле тиску ВСР.

1 - головний шпиндель; 2 - головна пружина; 3-  шпиндель диференціала; 4 -  пружина диференціала; 5 -  пружина ручного скидання; 6 - приводний важіль; 7 – сильфон; 8 - приєднувальний штуцер; 9 - кнопка ручного скидання; 10 - гвинт налаштування диференціала; 11 -  електричний роз'єм; 12 – мікроперемикач; 13 - кронштейн мікроперемикача; 14 - гвинт встановлення основної вставки.

Технологічна характеристика реле ВСР

Реле тиску ВСР відрізняються високою надійністю роботи, зручністю монтажу і експлуатації. Реле тиску  може витримувати температуру до 120 ° С. Реле тиску BCP розроблені на широкий діапазон тисків - від низького тиску BCP1 до високого тиску BCP7. Діапазон настройки тиску від 0 до 40 бар. Електричне з'єднання здійснюється за допомогою стандартного штекера DIN 43650 при якому зовнішні пристрої налаштування підєднуються за допомогою викрутки, забезпечуючи легку установку і експлуатацію. Всі модифікації BCP випускаються як з автоматичним скиданням для системи регулювання, так і з ручним скиданням на максимум або мінімум для систем протиаварійного захисту і блокування. Подвійний сильфон в модифікаціях реле для високого тиску дозволяє виконувати відключення системи навіть при пошкодженні реле.

Таблиця 1

Технічна характеристика реле тиску ВСР з автоматичним скиданням

Схема для виконання лабораторної роботи

Рисунок 5. Електрична схема для виконання лабораторної роботи