Ім'я файлу: ПЗ_мод.doc
Розширення: doc
Розмір: 698кб.
Дата: 01.06.2023
скачати
Пов'язані файли:
Автоматизована система керування парогенератором високого тиску.
Розширення: doc
Розмір: 698кб.
Дата: 01.06.2023
скачати
Пов'язані файли:
Автоматизована система керування парогенератором високого тиску.
Реферат
Курсовий проект на тему «Автоматизована система керування парогенератором високого тиску» містить: 67 сторінок пояснювальної записки, 7 таблиць, 11 малюнків. Графічна частина містить 1 аркуш формату А1.
У курсовому проекті виконаний аналітичний огляд технічних особливостей парогенератору високого тиску на прикладі казана типу ДКВР - 20/13. Сформульовано технічні вимоги до системи керування парогенератоом високого тиску.
Розроблено функціональну схему многоканальной автоматичної системи керування і регулювання у каналі пальне-тиск.
Перехідні функції розраховані і побудовані на ЕОМ з використанням інтегрованого пакета MATLAB 5.3 і програми моделювання Linreg. Розроблено функціональну електричну схему контролера в інтегрованому виконанні, силова частина якого постачена оптронной розв'язкою, і интерфейсная частина, що функціонує з протоколом RS232. Виконано схему автоматизації.
РЕГУЛЯТОР, АНАЛОГО-ЦИФРОВИЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ, ПЕРЕДАТОЧНА ФУНКЦІЯ, ГАЛЬВАНІЧНА РОЗВ'ЯЗКА, МІКРОКОНТРОЛЕР, ІНТЕРФЕЙС.
Список используемых сокращений
АЦП – аналого-цифровой преобразователь
ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь
ЭВМ – электронно-вычислительная машина
СРП – система с распределенными параметрами
АСУ – автоматизированная система управления
Содержание
ВВЕДЕНИЕ 4
РАЗДЕЛ 1. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПАРОГЕНЕРАТОРА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДКВР - 20/13. 7
РАЗДЕЛ 2. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ БАРАБАННЫМ ПАРОГЕНЕРАТОРОМ 12
2.1. Участки регулирования барабанного парогенератора. 12
2.2. Регулирование процесса горения и парообразования. 14
2.3. Регулирование давления перегретого пара и тепловой нагрузки. 15
2.4. Способы и схемы регулирования 17
2.5. Регулирование разрежения в топке 20
2.6. Регулирование перегрева пара 22
2.7. Регулирование температуры первичного пара 23
2.8. Регулирование температуры вторичного пара 24
2.9. Регулирование питания парогенераторов водой 26
2.10. Регулирование водного режима в парогенераторах 28
РАЗДЕЛ 3. ТЕПЛОВЫЕ ЗАЩИТЫ КОТЛОВ ДКВР - 20/13 30
3.1. Классификация защит. 30
Защиты, действующие на останов котла. 31
Защиты, действующие на снижение нагрузки. 32
Защиты, выполняющие отдельные локальные операции. 32
3.2. Схемы защит, действующих на снижение нагрузки. 32
3.3. Схемы защит выполняющих локальные функции. 33
РАЗДЕЛ 4. ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПАРОГЕНЕРАТОРА. 35
4.1. Статические характеристики парогенератора 35
4.4. Теоретическая математическая модель котла 40
по каналам топливо-давление. 40
4.6. Определение математической модели по экспериментальным данным и получение настроек регулятора. 44
РАЗДЕЛ 5. ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ. 49
5.1. Выбор управляющего микроконтроллера 49
5.2. Назначение и технические характеристики основных модулей микроконтроллера. 51
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 64
ВВЕДЕНИЕ
Научно - технический прогресс, интенсификация производства, повышение его технического уровня и улучшение условий труда в значительной мере определяются развитием энергетики.
В промышленности используется более 50% всех видов энергоресурсов, в том числе до 65% вырабатываемой электроэнергии. Соответственно большой роли энергетики в промышленном производстве современные промышленные предприятия имеют сложные и многообразные энергетические системы, состоящие из комплексов установок и устройств, предназначенных для сжигания топлива и производства, транспорта, распределения и потребления электроэнергии, теплоты, сжатого воздуха, газа, кислорода.
В настоящее время на тепловых паротурбинных электростанциях вырабатывается более 80% электроэнергии, в качестве основных теплоносителей в промышленности и в быту используется пар и подогретая паром или продуктами сгорания горячая вода, получаемые в котельных установках (котлах). Широкое применение пара для производства электроэнергии, в технологических процессах и в быту определяется использование в котлах более 25% всего добываемого топлива. Количество котельных установок различного назначения, конструкций и мощности составляет более 100 тысяч. В зависимости от назначения на промышленных предприятиях применяются автономные производственные и отопительные котельные на органическом топливе и котлы, использующие теплоту отходящих газов и другие тепловые отходы технологических агрегатов, а также котельные установки промышленных электростанций.
Современная котельная установка немыслима без системы автоматического регулирования и управления. Система дистанционного и автоматического управления осуществляет дискретное воздействие на электрифицированные приводы механизмов и запорно - регулирующих органов. На современных котлах дистанционное управление достигает высокой степени централизации. Наиболее широко применяются индивидуальное дистанционное управление для каждого электропривода.
Система автоматического регулирования является одной из важнейших частей системы управления, так как она создает основу для автоматизации процессов, происходящих в котельной установке, и является высшей ступенью системы управления. Автоматическое регулирование повышает экономичность и надежность работы котельной установки, повышает производительность и облегчает условия труда персонала. Автоматическое регулирование выполняет следующие основные функции: стабилизирует и поддерживает параметры на заданном уровне(например, уровень воды в барабане, температуру перегрева пара и т. п.); поддерживает соответствие между зависимыми величинами(например, соотношение топливо - воздух в процессе горения); изменяет регулируемую величину во времени по определенному закону (например, режим горения во время разогрева агрегата); поддерживает оптимальное значение регулируемой величины, так называемой функции оптимизации (например, режим процесса горения). Функции автоматического регулирования выполняют регуляторы различного типа. Наиболее распространенная электронная система регулирования.
Система автоматической 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 осуществляется 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 рассмотренными 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 к полной, комплексной их автоматизации.
РАЗДЕЛ 1. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПАРОГЕНЕРАТОРА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДКВР - 20/13.
Система теплоснабжения закрытая. Топливом для котла служит газ теплотой сгорания Qн = 8485 ккал/м3. Производительность котла в соответствии с расчетными данными 28 т/час. Давление пара 13 кгс/см2. Максимальное количество тепла, выдаваемого котельной в виде горячей воды составляет 100%. Возврат конденсата 10%. Исходная вода для питания котлов - речная осветленная или артезианская. Котельный агрегат ДКВР - 20/13 рис.3 комплектуется одноходовым чугунным трубопроводным экономайзером системы ВТН с трубами длиной 3м.
Рис.1 Котел марки ДКВР.
1- экранные трубы; 2- верхний барабан; 3- манометр; 4- предохранительные клапаны; 5- трубы питательной воды; 6- сепаратор пара; 7- предохранительная пробка; 8- камера догорания; 9- перегородки; 10- конвективные трубки; 11- обдувочное устройство; 12- нижний барабан; 13- продувочный клапан.
Регулятор питания установлен до ВЭК, неотключаемый как по газу, так и по воде. Предусмотрена сгонная линия с автоматическим устройством для ограничения повышения температуры воды после ВЭК выше 1740С. Движение газов в экономайзере сверху вниз. Газы из экономайзера направляются к дымососу, установленному в стенах котельной. Дутьевой вентилятор монтируется под котлом. Забор воздуха вентилятором осуществляется по металлическому воздуховоду. Нагнетательный воздух к горелочному устройствам проходит в фундаменте котла. Котел оборудован тремя газомазутными горелками ГМГП
Реферат
Курсовий проект на тему «Автоматизована система керування парогенератором високого тиску» містить: 67 сторінок пояснювальної записки, 7 таблиць, 11 малюнків. Графічна частина містить 1 аркуш формату А1.
У курсовому проекті виконаний аналітичний огляд технічних особливостей парогенератору високого тиску на прикладі казана типу ДКВР - 20/13. Сформульовано технічні вимоги до системи керування парогенератоом високого тиску.
Розроблено функціональну схему многоканальной автоматичної системи керування і регулювання у каналі пальне-тиск.
Перехідні функції розраховані і побудовані на ЕОМ з використанням інтегрованого пакета MATLAB 5.3 і програми моделювання Linreg. Розроблено функціональну електричну схему контролера в інтегрованому виконанні, силова частина якого постачена оптронной розв'язкою, і интерфейсная частина, що функціонує з протоколом RS232. Виконано схему автоматизації.
РЕГУЛЯТОР, АНАЛОГО-ЦИФРОВИЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ, ПЕРЕДАТОЧНА ФУНКЦІЯ, ГАЛЬВАНІЧНА РОЗВ'ЯЗКА, МІКРОКОНТРОЛЕР, ІНТЕРФЕЙС.
Список используемых сокращений
АЦП – аналого-цифровой преобразователь
ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь
ЭВМ – электронно-вычислительная машина
СРП – система с распределенными параметрами
АСУ – автоматизированная система управления
Содержание
ВВЕДЕНИЕ 4
РАЗДЕЛ 1. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПАРОГЕНЕРАТОРА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДКВР - 20/13. 7
РАЗДЕЛ 2. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ БАРАБАННЫМ ПАРОГЕНЕРАТОРОМ 12
2.1. Участки регулирования барабанного парогенератора. 12
2.2. Регулирование процесса горения и парообразования. 14
2.3. Регулирование давления перегретого пара и тепловой нагрузки. 15
2.4. Способы и схемы регулирования 17
2.5. Регулирование разрежения в топке 20
2.6. Регулирование перегрева пара 22
2.7. Регулирование температуры первичного пара 23
2.8. Регулирование температуры вторичного пара 24
2.9. Регулирование питания парогенераторов водой 26
2.10. Регулирование водного режима в парогенераторах 28
РАЗДЕЛ 3. ТЕПЛОВЫЕ ЗАЩИТЫ КОТЛОВ ДКВР - 20/13 30
3.1. Классификация защит. 30
Защиты, действующие на останов котла. 31
Защиты, действующие на снижение нагрузки. 32
Защиты, выполняющие отдельные локальные операции. 32
3.2. Схемы защит, действующих на снижение нагрузки. 32
3.3. Схемы защит выполняющих локальные функции. 33
РАЗДЕЛ 4. ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПАРОГЕНЕРАТОРА. 35
4.1. Статические характеристики парогенератора 35
4.4. Теоретическая математическая модель котла 40
по каналам топливо-давление. 40
4.6. Определение математической модели по экспериментальным данным и получение настроек регулятора. 44
РАЗДЕЛ 5. ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ. 49
5.1. Выбор управляющего микроконтроллера 49
5.2. Назначение и технические характеристики основных модулей микроконтроллера. 51
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 64
ВВЕДЕНИЕ
Научно - технический прогресс, интенсификация производства, повышение его технического уровня и улучшение условий труда в значительной мере определяются развитием энергетики.
В промышленности используется более 50% всех видов энергоресурсов, в том числе до 65% вырабатываемой электроэнергии. Соответственно большой роли энергетики в промышленном производстве современные промышленные предприятия имеют сложные и многообразные энергетические системы, состоящие из комплексов установок и устройств, предназначенных для сжигания топлива и производства, транспорта, распределения и потребления электроэнергии, теплоты, сжатого воздуха, газа, кислорода.
В настоящее время на тепловых паротурбинных электростанциях вырабатывается более 80% электроэнергии, в качестве основных теплоносителей в промышленности и в быту используется пар и подогретая паром или продуктами сгорания горячая вода, получаемые в котельных установках (котлах). Широкое применение пара для производства электроэнергии, в технологических процессах и в быту определяется использование в котлах более 25% всего добываемого топлива. Количество котельных установок различного назначения, конструкций и мощности составляет более 100 тысяч. В зависимости от назначения на промышленных предприятиях применяются автономные производственные и отопительные котельные на органическом топливе и котлы, использующие теплоту отходящих газов и другие тепловые отходы технологических агрегатов, а также котельные установки промышленных электростанций.
Современная котельная установка немыслима без системы автоматического регулирования и управления. Система дистанционного и автоматического управления осуществляет дискретное воздействие на электрифицированные приводы механизмов и запорно - регулирующих органов. На современных котлах дистанционное управление достигает высокой степени централизации. Наиболее широко применяются индивидуальное дистанционное управление для каждого электропривода.
Система автоматического регулирования является одной из важнейших частей системы управления, так как она создает основу для автоматизации процессов, происходящих в котельной установке, и является высшей ступенью системы управления. Автоматическое регулирование повышает экономичность и надежность работы котельной установки, повышает производительность и облегчает условия труда персонала. Автоматическое регулирование выполняет следующие основные функции: стабилизирует и поддерживает параметры на заданном уровне(например, уровень воды в барабане, температуру перегрева пара и т. п.); поддерживает соответствие между зависимыми величинами(например, соотношение топливо - воздух в процессе горения); изменяет регулируемую величину во времени по определенному закону (например, режим горения во время разогрева агрегата); поддерживает оптимальное значение регулируемой величины, так называемой функции оптимизации (например, режим процесса горения). Функции автоматического регулирования выполняют регуляторы различного типа. Наиболее распространенная электронная система регулирования.
Система автоматической 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 осуществляется 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 рассмотренными 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 к полной, комплексной их автоматизации.
РАЗДЕЛ 1. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПАРОГЕНЕРАТОРА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДКВР - 20/13.
Система теплоснабжения закрытая. Топливом для котла служит газ теплотой сгорания Qн = 8485 ккал/м3. Производительность котла в соответствии с расчетными данными 28 т/час. Давление пара 13 кгс/см2. Максимальное количество тепла, выдаваемого котельной в виде горячей воды составляет 100%. Возврат конденсата 10%. Исходная вода для питания котлов - речная осветленная или артезианская. Котельный агрегат ДКВР - 20/13 рис.3 комплектуется одноходовым чугунным трубопроводным экономайзером системы ВТН с трубами длиной 3м.
| |
| Рис.1 Котел марки ДКВР. 1- экранные трубы; 2- верхний барабан; 3- манометр; 4- предохранительные клапаны; 5- трубы питательной воды; 6- сепаратор пара; 7- предохранительная пробка; 8- камера догорания; 9- перегородки; 10- конвективные трубки; 11- обдувочное устройство; 12- нижний барабан; 13- продувочный клапан. |
Регулятор питания установлен до ВЭК, неотключаемый как по газу, так и по воде. Предусмотрена сгонная линия с автоматическим устройством для ограничения повышения температуры воды после ВЭК выше 1740С. Движение газов в экономайзере сверху вниз. Газы из экономайзера направляются к дымососу, установленному в стенах котельной. Дутьевой вентилятор монтируется под котлом. Забор воздуха вентилятором осуществляется по металлическому воздуховоду. Нагнетательный воздух к горелочному устройствам проходит в фундаменте котла. Котел оборудован тремя газомазутными горелками ГМГП
 |
| Рис.2. Горелка газомазутная ГМГП -120. 1 – газовая часть; 2 – фланец; 3 – воздушная часть; 4 – газовое сопло; 5 – ствол; 6 – диффузор; 7 – лепесток; 8- жидкостная форсунка; 9 – регулировочный винт; 10 – копус. |
Номинальная тепловая мощность горелки ГМГП-120 - 1,75 МВт. Она предназначена для совместного сжигания газа и мазута. Распыл мазута обеспечивается водяным паром. Горелка снабжена диффузором (6), задающим угол раскрытия факела, и имеет раздельные газовые (4) и мазутные (5) сопла. Воздух подается в межсопловое пространство. Благодаря утопленному положению сопел на выходе горелки создается эжекционный эффект. Конструкция горелки обеспечивает легкий розжиг печи при пуске установки (подача только газа), хорошее смешение распыленного жидкого топлива с воздухом, подсос дымовых газов в корень факела (эжекционный эффект). Подача воздуха в межсопловое пространство (между потоков газа и жидкого топлива) создает условия двухстадийного сжигания топлива.
 |
| Рис. 3. Профиль пламени горелки ГМГП-120 |
На рис.3 показан профиль пламени форсунки ГМГП-120 с двухфронтальным сгоранием топлива. Первичный воздух подается в межсопловое пространство с коэффициентом избытка воздуха 1,0 и смешивается с жидким топливом. Испарившееся горючее и кислород воздуха поступают во внутренний фронт горения, где происходит неполное сгорание. Продукты химического недожога практически полностью сгорают во внешнем фронте пламени. Кислород во внешний фронт последнего поступает диффузией из воздуха, подсасываемого через амбразуру форсунки в топочное пространство. Суммарный коэффициент избытка воздуха а составляет 1,10–1,15. Кроме этого, за счет эжекционного эффекта в корень факела подсасываются дымовые газы, понижая содержание кислорода в подаваемом в межсопловое пространство воздухе, что приводит к понижению температуры горения на 50–70°С. Понижение температуры горения замедляет скорость химических реакций и приводит к заметному удлинению факела пламени. Учитывая, что в технологической печи около 80% тепла передается радиацией, то радиационный тепловой поток остается практически неизменным и сохраняется тепловой баланс печи.
Котлы ДКВР состоят из следующих основных частей: двух барабанов (верхний и нижний); экранных труб; экранных коллекторов ( камер ).
Барабаны котлов на давление 13 кгс/см2 имеют одинаковый внутренний диаметр ( 1000 мм ) при толщине стенок 13 мм.
Для осмотра барабанов и расположенных в них устройств, а также для очистки труб шарошками на задних днищах имеются лазы; у котла ДКВР-20 с длинным барабаном имеется еще лаз на переднем днище верхнего барабана.
Для наблюдения за уровнем воды в верхнем барабане установлены два водоуказательных стекла и сигнализатор уровня. У котлов с длинным барабаном водоуказательные стекла присоединены к цилиндрической части барабана, а у котлов с коротким барабаном к переднему днищу. Из переднего днища верхнего барабана отведены импульсные трубки к регулятору питания. В водяном пространстве верхнего барабана находятся питательная труба, у котлов ДКВР 20-13 с длинным барабаном - труба для непрерывной продувки; в паровом объеме - сепарационные устройства. В нижнем барабане установлены перфорированная труба для периодической продувки, устройство для прогрева барабана при растопке и штуцер для спуска воды.
Боковые экранные коллекторы расположены под выступающей частью верхнего барабана, возле боковых стен обмуровки. Для создания циркуляционного контура в экранах передний конец каждого экранного коллектора соединен опускной необогреваемой трубой с верхним барабаном, а задний конец - перепускной трубой с нижним барабаном.
Вода поступает в боковые экраны одновременно из верхнего барабана по передним опускным трубам, а из нижнего барабана по перепускным. Такая схема питания боковых экранов повышает надежность работы при пониженном уровне воды в верхнем барабане, увеличивает кратность циркуляции.
Экранные трубы паровых котлов ДКВР изготовляют из стали 512.5 мм.
В котлах с длинным верхним барабаном экранные трубы приварены к экранным коллекторам, а в верхний барабан ввальцованы.
Шаг боковых экранов у всех котлов ДКВР 80 мм, шаг задних и фронтовых экранов - 80 130 мм.
Пучки кипятильных труб выполнены из стальных бесшовных гнутых труб диаметром 512.5 мм.
Концы кипятильных труб паровых котлов типа ДКВР прикреплены к нижнему и верхнему барабану с помощью вальцовки.
Циркуляция в кипятильных трубах происходит за счет бурного испарения воды в передних рядах труб, т.к. они расположены ближе к топке и омываются более горячими газами, чем задние, вследствие чего в задних трубах, расположенных на выходе газов из котла вода идет не вверх, а вниз.
Топочная камера в целях предупреждения затягивания пламени в конвективный пучок и уменьшения потери с уносом ( Q4 - от механической неполноты сгорания топлива), разделена перегородкой на две части: топку и камеру сгорания. Перегородки котла выполнены таким образом, что дымовые газы омывают трубы поперечным током, что способствует теплоотдаче в конвективном пучке.
Технологические параметры.
Таблица 1
| Параметр | ед.изм. | min | норма | max. |
| Производительность | т/ч | 19,5 | 20,0 | 20,5 |
| Температура перегретого пара | С | 180 | 195 | 210 |
| Давление в барабане котла | МПа | 1,2 | 1,30 | 1,4 |
| Температура питательной воды после экономайзера | С | 140 | 150 | 175 |
| Содержание О в отходящих газах | % | 1,33 | 1,40 | 1,47 |
| Температура отходящих газов | С | 180,5 | 190,0 | 199,5 |
| Давление газа перед горелками | МПа | 0,0475 | 0,0500 | 0,0525 |
| Разрежение в топке | мм.вод.ст. | 4,75 | 5,00 | 5,25 |
| Уровень в барабане относительно его оси | мм | -100 | 0 | +100 |
РАЗДЕЛ 2. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ БАРАБАННЫМ ПАРОГЕНЕРАТОРОМ
2.1. Участки регулирования барабанного парогенератора.
Основными регулируемыми величинами парогенератора являются расход перегретого пара Fпп, его давление Pп.п и температура Tп.п. При этом расход является переменной величиной, а его давление и температура поддерживаются в пределах допустимых отклонений, что обусловливается требованиями заданного режима работы турбины или иного потребителя тепловой энергии.
Заданное значение температуры перегрева пара может поддерживаться, например, посредством изменения расхода охлаждающей воды Fвпрна пароохладитель. Давление пара Рп п.отклоняется от расчетного значения во всех случаях небаланса между количеством потребляемого пара Fпп и генерируемого (вырабатываемого) в экранных трубах Fб и может регулироваться посредством изменения тепловыделения в топке, т. е. главным образом изменением подачи топлива. Кроме поддержания требуемого расхода пара Fпп. и заданных значений параметров Рп.п., Тп.п. следует поддерживать в пределах допустимых отклонений следующие величины:
уровень воды в барабане Lб - регулируется изменением подачи питательной воды Fп.в.;
разрежение в верхней части топки Nт - регулируется изменением производительности дымососов, отсасывающих дымовые газы из топки;
оптимальный избыток воздуха за пароперегревателем a - регулируется изменением производительности дутьевых вентиляторов, нагнетающих воздух в топку;
солесодержание котловой воды NaCl - регулируется расходом воды Fпр, выпускаемой из барабана в сепаратор непрерывной продувки.
Перечисленные регулируемые величины изменяются в результате перечисленных воздействий и под действием внешних и внутренних возмущений, носящих закономерный или случайный характер, таких как колебания расхода пара, качество и расход топлива, температура питательной воды, нарушение плотности топки и т.п.. Парогенератор по каналу топливо - расход или давление пара является системой направленного действия, однако не все его участки являются звеньями направленного действия, т. е. выходные регулируемые величины одних участков являются одновременно входными по отношению к другим. Например (рис. 4), расход перегретого пара Fп.п является выходной величиной по отношению к расходу топливаFт, служи входным воздействием по отношению к давлению и температуре перегретого пара, давление перегретого пара в барабане Рп.п, являясь выходной величиной по отношению к расходу топлива, является также одним из выходных воздействий участка регулирования уровня воду в барабане Lб.
| |
| Рис. 4. Схема взаимосвязей между выходными и входными величинами в барабанном парогенераторе. |
Таким образом, парогенератор, рассматриваемый в качестве объекта регулирования, представляет собой сложную динамическую систему с несколькими взаимосвязанными входными и выходными величинами. Однако явно выраженная направленность участков регулирования парогенератора по основным каналам регулирующих воздействий, таких как расход питательной водыFп.в - уровень Lб , расход воды на впрыск Fвпр - перегрев Тп.п , расход топлива Fт - давление Рп.п и другим, позволяет осуществлять стабилизацию регулируемых величин с помощью независимых одноконтурных систем, связанных лишь через объект регулирования. При этом регулирующее воздействие того или иного участка (сплошные линии на рис. 4.) служит основным способом стабилизации его регулируемой величины, а другие воздействия (пунктирные линии) являются по отношению к этому участку внутренними или внешними возмущениями.
Система автоматического регулирования барабанного парогенератора включает следующие самостоятельные системы регулирования: процесса горения и парообразования, температуры перегрева пара, питания, водного режима.
2.2. Регулирование процесса горения и парообразования.
Процессы горения и парообразования тесно связанны. Количество сжигаемого топлива, а точнее, тепловыделение в топке в установившемся режиме должно соответствовать количеству вырабатываемого пара.
Показателем тепловыделения QТ является тепловая нагрузка Оq, которая характеризует количество тепла, воспринятого поверхностями нагрева в единицу времени. С другой стороны, количество вырабатываемого пара должно соответствовать количеству пара, потребляемому турбиной. Косвенным показателем этого соответствия является давление пара перед турбиной, которое по условиям экономичности и безопасности должно поддерживаться с высокой точностью.
Процесс сжигания топлива должен осуществляться с максимальной экономичностью. Топливо, поступающее в топку, должно сгорать по возможности полностью, а потери выделившегося тепла при его передаче поверхностям нагрева должны быть минимальными.
В современных энергетических парогенераторах осуществляется факельный способ сжигания топлива. Косвенным показателем устойчивости факела в топочной камере является постоянство разряжения в ее верхней части. В целом регулирование процессов горения и парообразования сводится к поддержанию близ заданных значений следующих величин:
1) давление перегретого пара Рп.п и тепловой нагрузки Оq;
экономичности процесса горения, т. е. избытка воздуха в топке, определяемого содержанием О2 за пароперегревателем;
разрежением в верхней части топки Nm.
2.3. Регулирование давления перегретого пара и тепловой нагрузки.
Характеристика участка регулирования.Парогенератор как объект регулирования давления и тепловой нагрузки может быть представлен в виде последовательно соединенных более простых участков, разграниченных конструктивно: топочной камеры; испарительной или парообразующей части, состоящей из поверхностей нагрева, расположенных в топочной камере; барабана и пароперегревателя.
Рассмотрим динамику испарительного участка, в котором вода нагревается до температуры кипения и происходит процесс парообразования. Изменение тепловыделения QТ приводит к изменению паропроизводительности Fб и давления в барабане Рб. Если прирост расхода топлива и тепловыделения идет целиком на нагрев пароводяной смеси и металла парообразующей части, то скорость изменения давления в барабане Рб будет прямопропорциональна теплу, затраченному на нагрев пароводяной смеси, или разности между воспринятым и ушедшим с паром количествами тепла:
 | (2.1) |
где А - размерный коэффициент, характеризующий тепловую аккумулирующую способность пароводяной смеси и металла испарительной части; iН - энтальпия насыщенного пара на выходе из барабана; iП.В - энтальпия питательной воды.
Разделив правую и левую части уравнения на (iН - iП.В), получим его вторую форму записи, более удобную для сопоставления экспериментальных и расчетных данных:
 | (2.2) |
 | (2.3) |
где СП - постоянная, характеризующая массовую аккумулирующую способность пароводяной смеси и металла испарительной части парогенератора, кг/(кгс/см2); Оq -
/iH - iП.В, кг/с - его тепловая нагрузка, характеризующая тепловосприятие испарительных поверхностей в единицу времени, выраженная в единицах расхода пара.Величины СП и Оq могут быть определены экспериментально. Численное значение СП может определятся, например по экспериментальной кривой переходного процесса по давлению Рб при нанесении возмущения расходом пара Fб (перемещением регулирующих клапанов турбины):
 | (2.4) |
Значение Dб определяется как разность паровых нагрузок парогенератора до и после нанесения возмущения по показаниям прибора, измеряющего расход перегретого пара (
). Значение 
- по тангенсу угла наклона касательной к кривой переходного процесса Рб(t) в точке перегиба.Что касается тепловой нагрузки Оq, то в динамическом отношении представляет интерес не ее численное значение, а ее изменение или ее приращение Oq после нанесения внутреннего или внешнего возмущающего воздействия. Непрерывный способ косвенного изменения прироста Oq или его отклонения от заданного значения Oq основан на использовании зависимости (2.4), из которой следует, что
. (2.5)Кроме сигнала по теплу, известны и другие способы косвенной оценки тепловыделения в топке, например, по показаниям радиационных пирометров, визируемых на ядро факела - по излучению факела, или по перепаду давлений на циркуляционном контуре барабанного парогенератора - тепловосприятию топочных экранов.
2.4. Способы и схемы регулирования
Существующие способы и схемы автоматического регулирования тепловой нагрузки парогенератора и давления пара в магистрали определяются заданным режимом его работы (базовым или регулирующим) и схемой подсоединения паропровода перегретого пара к потребителю (турбине).
Базовым режимом называют режим поддержания паровой нагрузки парогенератора на заданном уровне вне зависимости то изменения общей электрической или тепловой нагрузки ТЭЦ.
В регулирующем режиме парогенератор воспринимает колебания тепловой и электрической нагрузок турбин, т. е. он участвует в регулировании общей тепловой и электрической нагрузки.
Парогенератор может быть подключен только к одной турбине (блочный вариант работы) или к общей паровой магистрали, объединяющей группу парогенераторов и турбин (вариант работы с общим паропроводом).
1. Регулирование энергоблока “парогенератор - турбина”. Главным способом регулирования давления пара в такой системе в регулирующем режиме является воздействие на расход топлива, подаваемого в топку.
В базовом режиме воздействие регулятора давления должно быть переключено на регулирующие клапаны турбины через электропривод синхронизатора турбины.
2. Регулирование группы парогенераторов, работающих на общий привод. Поддержание постоянства давления пара в паропроводе в установившемся режиме обеспечивается за счет подачи соответствующего количества топлива в топку каждого парогенератора. Однако в переходном режиме, вызванном изменением общей паровой нагрузки, давление пара в общем паропроводе может регулироваться изменением подачи топлива в каждый парогенератор или в часть из них.
Первый вариант - все парогенераторы работают в регулирующем режиме. В этом случае отклонение давления пара в общем паропроводе РМ приведет к появлению соответствующего сигнала на входе регулятора давления. Этот регулятор, называемый главным, параллельно управляет действием регуляторов подачи топлива всех парогенераторов.
Доля участия каждого парогенератора в суммарной паровой нагрузке устанавливается с помощью задатчиков ручного управления ЗРУ.
Второй вариант - часть агрегатов переведена в базовый режим отключением связей их регуляторов подачи топлива с главным регулятором. Давление пара в общем паропроводе регулируют парогенераторы, связи которых с главным регулятором не нарушены. Такое решение целесообразно при большом числе параллельно работающих парогенераторов, когда нет нужды держать все агрегаты в регулирующем режиме.
Достоинство первого варианта - равномерное распределение возмущений со стороны потребителя пара между отдельными агрегатами.
Достоинство второго - простота схемы и стабильность паровой нагрузки агрегатов с отключенными от главного регуляторами подачи топлива.
Третий вариант - регулирование давления пара группой парогенераторов с помощью главного регулятора и стабилизацией подачи топлива отдельных агрегатов (схема задание - топливо). Отличие этого варианта состоит в том, что к регуляторам топлива подводятся дополнительные сигналы по расходу топлива. Это позволяет значительно уменьшить запаздывание в подаче топлива при самопроизвольных изменениях его расхода и улучшить качество переходных процессов по давлению пара. Задание по расходу топлива регуляторам в зависимости от давления пара в общем паропроводе устанавливаются главным регулятором, а доля участия отдельных агрегатов в суммарной паровой нагрузке устанавливается с помощью ручных задатчиков ЗРУ. Однако эта схема, известная под общим названием задание - топливо, может быть применена лишь на парогенераторах, работающих на газообразном и жидком топливе, из-за отсутствия в настоящее время надежных и точных способов непрерывного изменения расхода пылевидного твердого топлива. Кроме того, данная схема будет с большим запаздыванием реагировать на изменение качества топлива.
Четвертый вариант - регулирование давления пара со стабилизацией тепловой нагрузки (схема задание - тепло). Сравнение кривых переходного процесса парогенераторов по давлению перегретого пара и тепловой нагрузке при возмущением топливом показывает, что участок по теплу обладает существенно меньшим запаздыванием (
= 25с против = 1 мин) и большей скоростью изменения давления dPб/dt, т. е. является менее инерционным. Тепловая нагрузка каждого агрегата мажет быть оценена по расходу пара и скорости изменения давления в барабане, т. е. с помощью сигнала по теплу, в соответствии с формулой (12):
. (2.6)Малая инерционность и доступный способ измерения сигнала по теплу позволяет использовать его в АСР стабилизации подачи топлива.
В отличии от схемы с главным регулятором паровая нагрузка каждого из парогенераторов в установившемся режиме стабилизируется с помощью регуляторов подачи топлива, выполняющих роль регуляторов тепловой нагрузки. При этом изменение общей паровой нагрузки со стороны турбины возмещается соответствующим изменением задания за счет действия корректирующего регулятора давления, а топочные возмущения, приводящие к изменению тепловыделения в топке, устраняются действием регуляторов , с помощью сигналов по теплу.
2.5. Регулирование разрежения в топке
Характеристика участка регулирования. Наличие не большого по величине (до 2 - 3 мм вод. ст.) постоянного разрежения Nm в верхней части топки необходимо по условиям нормального топочного режима. Оно препятствует выбиванию газов из топки, свидетельствует об устойчивости факела и является косвенным показателем материального баланса между нагнетаемым в топку воздухом и уходящими газами. Объект регулирования по разрежению представляет собой топочную камеру с включенными в нее последовательно газоходами от поворотной камеры до всасывающих патрубков дымососов. Входным регулирующим воздействием этого участка служит расход отсасываемых дымовых газов, определяемый производительностью дымососов. К внешним возмущающим воздействиям следует отнести изменение расхода воздуха в зависимости от тепловой нагрузки агрегата, к внутренним - нарушение газового режима.
Рассматриваемый участок не имеет запаздывания, обладает малой инерционностью и значительным самовыравниваем. Особенностью участка являются колебания регулируемой величины около среднего значения Nm с амплитудой 30 - 50 Па (3-5 мм вод. ст.) и частотой до нескольких герц. Такие колебания (пульсации), зависящие от большого числа факторов, в частности от пульсаций расходов топлива и воздуха, затрудняют работу регулирующих приборов, в особенности снабженными релейными усилительными элементами, вызывая их слишком частое срабатывания. Для сглаживания пульсаций перед первичными измерительными приборами устанавливаются специальные демпфирующие устройства: дроссельные шайбы, импульсные трубы повышенного диаметра или баллоны (емкости). Для этого может быть использован электрический демпфер, имеющийся в электрических схемах измерительных блоков регулирующих приборов.
Способы и схемы регулирования. Регулирование разрежения обычно осуществляется посредством изменения количества уходящих газов, отсасываемых дымососами. При этом их производительность можно регулировать:
- поворотными многодроссельными заслонками;
- направляющими аппаратами;
- изменением числа оборотов рабочего колеса дымососа с помощью гидромуфт или с помощью изменения скорости вращения первичного двигателя.
Требуемое значение регулируемой величины устанавливается с помощью ручного задатчика ЗРУ регулятора разрежения.
Включение регулятора воздуха приводит к временному нарушению материального баланса между поступающим воздухом и уходящими газами. При работе парогенератора в регулирующем режиме могут происходить частые изменения тепловой нагрузки и, следовательно, изменения расхода воздуха. Для предупреждения частого возникновения такого небаланса и увеличения быстро действия регулятора разрежения рекомендуется в ПИ - регулятор дополнительное исчезающее воздействие от регулятора воздуха через устройство динамической связи.
В качестве устройства динамической связи, в частности, может быть использована RC - цепочка, входной сигнал которой поступает на вход регулятора разрежения лишь в момент включения регулятора воздуха. Устройство динамической связи обладает направленностью действия, т. е. Ведомым регулятором может быть только регулятор разрежения.
2.6. Регулирование перегрева пара
Температура перегрева пара на выходе парогенератора относится к важнейшим параметрам, определяющим экономичность работы паровой турбины и энергоблока в целом. В соответствии с требованиями ПТЭ допустимые длительные отклонения температуры перегрева пара от номинального значения, например, для параметров пара РП.П = 9,8 Мпа (100 кгс/см2) и ТП.П = 5400 С , составляет в сторону увеличения +50 С, а в сторону уменьшения -100 С. Температура перегрева пара для барабанных парогенераторов зависит от тепловосприятия и паровой нагрузки. При постоянстве паровой нагрузки тепловосприятие перегревателей определяется топочным режимом и может изменится в зависимости от загрязнения поверхностей нагрева, избытка воздуха, изменений состава топлива и т. п. Изменение паровой нагрузки приводят к перераспределению тепловосприятия конвективной и радиационными частями перегревателя и изменениям температуры пара на выходе.
2.7. Регулирование температуры первичного пара
Характеристики участка регулирования.Для барабанных парогенераторов наиболее распространен способ регулирования температуры пара на выходе (первичного пара) при помощи пароохладителей. Конструктивно участок регулирования перегрева образует часть поверхности нагрева пароперегревателя, включая обогреваемые и не обогреваемые трубы, от места ввода охлаждающего агента до выходного коллектора, в котором необходимо поддержать заданную температуру ТП.П. К возмущающим воздействиям относятся энтальпия на входе в участок iвх, расход потребляемого пара FП.П и количество тепла, воспринимаемое от топочных газов,
. Выходной величиной участка является энтальпия на выходе из пароперегревателя i0. Регулирующим воздействием является расход охлаждающего агента FВПР. Динамические характеристики пароперегревателя неодинаковы по каналам возмущающих и регулирующих воздействий, но обладает общим свойством - значительной инерционностью, которая присуща также термоэлектрическим термометрам (термопарам), установленным по ходу пароперегревателя и являющимся датчиками измерительных и регулирующих приборов. Инерционность термопар учитывается обычно при определении экспериментальных динамических характеристик пароперегревателей, т. к. ТП.П определяется в этом случае по ЭДС, развиваемой термопарой. Инерционность самих пароперегревателей в большой мере зависит от конструкции пароохладителя.
Современные энергетические барабанные парогенераторы оснащаются впрыскивающими пароохладителями. Принцип их действия основан на изменении энтальпии частично перегретого пара за счет тепла, отбираемого на испарение охлаждающей воды, впрыскиваемой в паропровод. Конструкции впрыскивающих пароохладителей весьма разнообразны.
2.8. Регулирование температуры вторичного пара
Способы и схемы регулирования. Для регулирования перегрева температуры вторичного пара применяются различные способы , причем регулирование с помощью впрыска оказывается неэкономичным: пар, образовавшийся в результате испарения охлаждающей воды, не проходит через проточную часть цилиндра высокого давления турбины, что приводит к снижению КПД теплосиловой установки.
1) Регулирование с помощью паро-парового теплообменника (ППТО). Конструктивно ППТО представляет собой вынесенный из газоходов парогенератора корпус, выполненный из труб большого диаметра (300 - 400 мм), внутри которого проходят змеевики труб малого диаметра, укрепленные в трубных досках. Внутри змеевиков проходит частично перегретый (до 450 - 5200 С) первичный или греющий пар FГ.П ; внутри трубы большого диаметра встречно проходит вторичный пар FВ.П с температурой 320 - 3500 С .
Регулирование температуры вторичного пара производится путем изменения его расхода через ППТО с помощью трехходового клапана и обводного паропровода. В качестве резервного средства регулирования на случай чрезмерного повышения ТВ.П предусматривается аварийный впрыск.
2) Регулирование с помощью газопарового теплообменника (ГППТО). Теплообменник сконструирован по принципу труба в трубе и представляет собой размещенную в газоходе котла систему змеевиков из труб диаметром 60 X 3,5 мм, внутри каждой из которых проходят две трубки диаметром 16 X 3 мм. По трубкам малого диаметра движется первичный или греющий пар; на встречу ему по трубкам большого диаметра проходит вторичный пар. Снаружи трубы большого диаметра обогревается топочными газами, что требует их надежного охлаждения. В связи с этим через змеевики большего диаметра пропускается весь вторичный пар и регулирование его температуры осуществляется путем изменения расхода первичного пара.
Способы регулирования с помощью теплообменников экономически целесообразны, однако недостаток их состоит в появлении существенных взаимосвязей между системами регулирования первичного и вторичного пара. Кроме того, эти способы не всегда обеспечивают достаточный диапазон регулирования.
3) Регулирование перепуском части пара в обвод конвективной поверхности нагрева вторичного пароперегревателя (паровой байпас).
Конструктивно вторичный - “холодный пакет” размещается в зоне сравнительно низких температур газов, а “горячий пакет” выносится в зону высоких температур газов. Тепловосприятие пароперегревателя регулируется трехходовым клапаном, перепускающим часть “холодного” пара помимо первого пакета на вход второго. При таком способе регулирования температура вторичного пара практически не зависит от температуры первичного. В тоже время диапазон регулирования может быть сохранен в достаточно широких пределах. ПИ-регулятор температуры действует от двух сигналов - по отклонению температуры на выходе из вторичного пароперегревателя (основного) и дополнительного (исчезающего) с выхода дифференциатора по изменению температуры в паропроводе (сигнал на выходе датчика 6)после смешения холодного и частично перегретого пара в промежуточной точке тракта.
На случай чрезмерного повышения ТВ.П предусматривается дополнительный впрыск, управляемый автоматическим регулятором. Заданное значение ТВ.П основного регулятора устанавливается меньшим, чем у регулятора, с тем, чтобы клапан аварийного впрыска в нормальном режиме работы был закрыт. Кроме того, наличие блокировки в электрической схеме управления предусматривает возможность открытия клапана лишь после полного открытия трехходового клапана.
2.9. Регулирование питания парогенераторов водой
Характеристика участка регулирования.В установившемся режиме работы парогенератора количество поступающей в барабан воды должно соответствовать количеству вырабатываемого пара. Показателем этого соответствия служит уровень воды в барабане Lб. Среднее значение уровня должно быть неизменным при постоянной нагрузке; пределы его изменений в переходных режимах строго ограничены условиями безаварийной работы парогенератора и турбины. Снижение уровня ниже места присоединения опускных труб циркуляционного контура может привести к нарушению питания и охлаждения подъемных труб, нарушению их прочности в местах стыковки с корпусом барабана, а в наиболее тяжелом случае - к пережогу. Чрезмерное повышение уровня может привести к ухудшению действия внутрибарабанных сепарационных устройств, преждевременному заносу солями пароперегревателя, а также забросу частиц воды в турбину, что может явится причиной тяжелых механических повреждений ее ротора и лопаток.
Принято, что максимально допустимые отклонения воды в барабане составляют ± 40 мм вод. ст. от среднего значения. Снижение уровня ниже видимой части водомерного стекла, устанавливаемого на барабане парогенератора, считается “упуском воды”, а превышение его видимой части - “перепиткой”. Расстояние между этими критическими отметками 630 мм . упуск уровня и перепитка приводят к авариям.
Отклонение уровня воды в барабане от среднего значения характеризует наличие небаланса между притоком питательной воды и расходом пара, оно происходит вследствие изменения содержания пара в пароводяной смеси подъемных труб за счет колебаний давления пара в барабане или изменений тепловосприятия испарительных поверхностей нагрева. Изменение уровня под действием небаланса между расходом пара и воды описывается уравнением
, (2.7)где F - площадь зеркала испарения, м2 ;
- плотность воды и насыщенного пара , кг/м3, FП.П и FП.В - расходы пара и воды, кг/с.Приняв
и 
и перейдя к безмерным величинам, после интегрирования (2.9) получим:
, (2.8)т. е. по динамическим свойствам канал небаланс расхода воды и пара - в барабане является интегрирующим звеном.
Из уравнения (2.7) можно определить время прохождения t от минимального
до максимального 
допустимого значения при ступенчатом возмущении небалансом:
. (2.9)Исходя из требований к регулированию уровня воды в барабане, автоматический регулятор должен обеспечить постоянство среднего уровня независимо от нагрузки парогенератора и других возмущающих воздействий. В переходных режимах изменение уровня может происходить довольно быстро, поэтому регулятор питания для обеспечения малых отклонений уровня должен поддерживать постоянство расходов питательной воды и пара, т. е. быть также регулятором соотношения.
2.10. Регулирование водного режима в парогенераторах
Химический состав воды, циркулирующей в барабанных парогенераторах, оказывает существенное влияние на длительность их безостановочной или безремонтной кампании. К основным показателям качества котловой воды относится общее солесодержание (концентрация NaCl, мг/кг) и избыток концентрации фосфатов(содержание ионов
, мг/кг).Повышение общего солесодержания может привести к уносу солей котловой воды в пароперегреватель и турбину. Недостаток концентрации фосфатов вызывает интенсивный процесс накипеобразования на внутренних поверхностях экранных труб, что приводит к ухудшению их охлаждения пароводяной смесью, а следовательно, к перегреву в местах образования накипи и в конечном итоге к пережогу.
Поддержание общего солесодержания котловой воды в пределах нормы осуществляется с помощью периодической и непрерывной продувок из барабана в специальные расширители. Потери котловой воды с продувкой восполняются питательной водой в количестве, определяемом уровнем воды в барабане.
Периодическая продувка служит для удаления шлама в нижних коллекторах, производится 1 - 2 раза в смену и, как правило, не автоматизируется.
Непрерывная продувка служит для удаления избытка солей NaCl и SiO2, скапливающихся в котловой воде в процессе парообразования. Величина непрерывной продувки колеблется в пределах 0,5 - 2 % максимальной производительности парогенератора. При ступенчатом испарении количество удаляемой из барабана воды регулируется в зависимости от солесодержания воды в отсеках барабана. Поскольку потери тепла с продувкой лишь частично возвращаются в тепловую схему станции с конденсатом пара из расширителей непрерывной продувки, поддержание солесодержания котловой воды с большим запасом по отношению к допустимому за счет увеличения расхода воды на продувку не экономично.
По своим динамическим свойствам этот участок регулирования типичен для тепловых объектов. Кривая переходного процесса по солесодержанию при нанесении возмущения расходом пара или количеством продуваемой воды близка к кривым типовых тепловых инерционных объектов. Время запаздывания определяется в основном инерционностью измерительных устройств и составляет 1 - 3 мин, постоянная времени Т = 10 ч 40 мин в зависимости от типа парогенератора.
Помимо соотношения между паровой нагрузкой парогенератора и величиной непрерывной продувки существенное влияние на величину солесодержания в переходных режимах оказывает изменение количества пара под зеркалом испарения.
РАЗДЕЛ 3. ТЕПЛОВЫЕ ЗАЩИТЫ КОТЛОВ ДКВР - 20/13
Котлоагрегаты типа ДКВР - 20/13 оснащены тепловыми защитами в соответствии с требованиями ПТЭ и техническими условиями на выполнение технологических защит теплоэнергетического оборудования электростанций с поперечными связями.
Защиты предназначены для предотвращения аварии, ее развития или быстрейшей ликвидации ее последствий в случае отклонений параметров работы котлоагрегата до опасных значений.
Схема защиты обеспечивает:
а) автоматическое выполнение необходимых операций, обеспечивающих перевод котлоагрегата на пониженную нагрузку, растопочный режим или полный останов;
б) подачу звукового и светового сигналов при производстве указанных в п. А) операций;
в) фиксацию посредством указательных реле (блинкеров);
г) полный или частичный ввод защит посредством автоматических выключателей питания или контактных накладок;
д) селективность срабатывания защиты в связи с переходом с газообразного топлива на мазут и наоборот.
3.1. Классификация защит.
По характеру производственных операций защиты подразделяются следующим образом:
а) действующие на останов котла;
б) действующие на снижение нагрузки или перевод котла на растопочный режим;
в) выполняющие отдельные локальные операции.
Защиты, действующие на останов котла.
Останов котла защитами происходит при:
Упуске уровня воды в барабане до 160 мм ниже нормального.
Перепитке котла водой до II ступени, т. е. при повышении уровня до 240 мм выше нормального.
Падении давления газа перед котлом до 0,05 кгс/см2 .
Повышения давления газа перед котлом 1,2 кгс/см2 .
Падение давления мазута перед котлом до 7 кгс/см2.
Закрытие отсекателя газа 100 %.
Закрытее отсекателя мазута 100%.
Отключение двух дымососов или двух дутьевых вентиляторов.
Понижение температуры перегретого пара за котлом до 4850 С.
Дистанционное отключение котла кнопкой.
Останов котла производится посредством автоматического выполнения следующих операций:
отключение 100% топливоподающих устройств: закрытие отсекателя мазута 100%, при работе на мазуте, или закрытие быстродействующего отсекателя газа 100% при работе на газе;
при совместном сжигании независимо от положения переключателя топлива “мазут” или “газ” отключается отсекатель мазута и отсекатель газа 100%;
закрытие главной паровой задвижки (ГПЗ);
открытие вентиля продувки пароперегревателя в атмосферу;
закрытие задвижки на подводе питательной воды к котлу (лобовая) при работе защит по перепитке и упуску;
наложение запрета на регулятор тепловой нагрузки в сторону “прибавить”;
закрытие основной задвижки на линии мазута.
Защиты, действующие на снижение нагрузки.
К этим защитам относятся:
повышение давления свежего пара за котлом до 104 ати.;
повышение температуры свежего пара за котлом до 5600 С;
отключение одного из двух работающих дымососов;
отключение одного из двух работающих вентиляторов.
При работе защиты на снижение нагрузки котла выполняются следующие операции:
1) закрываются вентиля перед мазутными форсунками №1 и №3;
2)выдается запрет на КДУ мазута и КДУ газа в сторону “больше”;
3)при совмест6ном сжигании и положении переключателя топлива “мазут” закрываются только вентиля на мазутные форсунки №1 и №3 при положении ПТ “газ” только запрет на КДУ газа в сторону “больше”.
Защиты, выполняющие отдельные локальные операции.
К защитам местного характера, не связанным с остановом котла или снижением его нагрузки, относятся следующие:
защита по перепитке котла водой + 100 мм, при этом открываются вентили аварийного слива №1 и №2, закрытие вентилей при достижении уровня + 50 мм;
защита при повышении давления пара в паросборной камере до 106 кгс/см2 и 118 кгс/см2 в барабане котла (ИПУ-1 и ИПУ-2).
3.2. Схемы защит, действующих на снижение нагрузки.
Защита по повышению давления свежего пара за котлом до 104 атм получает импульс от контакта 1КМ электроконтактного манометра и через катушку блинкера 1Б, накладку 1Н, ключ ПТ включается реле 3РП (при работе на мазуте) или 4РП (при работе на газе).
Реле 3РП своими н. о. контактами закрывает мазутные вентили перед форсунками №1 и №3, а №3 контактами разрывает цепь обмотки пускателя КДУ мазута в сторону “больше”.
Реле 4РП н. з. контактами разрывает цепь обмотки пускателя КДУ газа в сторону “больше”.
Защита при отключении одного дымососа или дутьевого вентилятора действует через катушки блинкеров 10Б, 9Б соответственно и далее как защита по повышению давления свежего пара за котлом.
Защита по повышению температуры пара за котлом до 5600 С получает импульс от последовательно включенных контактов 1Т и 2Т двух приборов КПП. Импульс поступает через блинкер 2Б, накладку 2Н, ключ ПТ, включается реле 3РП при работе на мазуте и 4рп при работе на газе.
При этом н. о. контактом 3РП закрывает мазутные вентили горелок №1,3 при работе на мазуте, реле 3РП своими н. з. контактами дает запрет в сторону “больше” на КДУ мазута, а 4РП на КДУ газа.
3.3. Схемы защит выполняющих локальные функции.
При перепитке котлов до I допустимого предела н. о. контакт уровнемера 1V включает реле 19РП. Н. о. контакты 19РП через накладку 3Н замыкает цепь катушек закрытия пускателей аварийного слива №1,2, вентили открываются.
При понижении уровня контакты размыкаются, отключают реле 19РП и контакты IV уровнемера при достижении уровня +50 мм замыкают цепь обмоток пускателей аварийного слива №1,2 и они закрываются.
Таким образом, открытие и закрытие аварийного слива происходит автоматически.
Когда котел работает на смешанном топливе (основным топливом является мазут, газ будет вспомогательным топливом) защита по падению давления газа превращается в локальную защиту. Переключатель “топливо” при этом должен стоять в положении “мазут”.
После снижения давления газа замыкаются контакты 1КМ и 2КМ двух ЭКМов, через катушку блинкера 11Б, накладку 11Н, включает 22РП, которое закрывает клапан - отсекатель газа КК-100. Останов котла при этом не происходит, так как цепь реле РП-9 от БК-100 разорвана переключателем топлива.
Котел ДКВР - 20/13 оснащен двумя импульсными предохранительными устройствами (ИПУ) - контрольным, открывающим выход пара в атмосферу из паросборной камеры, и рабочим, открывающим выход пара в атмосферу из барабана котла. Схемы управления обоими ИПУ идентичны, обособлены и не связаны с общими цепями защит котла, питаются напряжением постоянного тока от шинок ЦТЩ через автоматические выключатели АП-50.
Работает ИПУ следующим образом: при повышении давления (до 106,5 кгс/см2 в паросборной камере или до 119,5 кгс/см2 в барабане) замыкаются н. о. контакт ЭКМ и включается реле 9РП, которое блокирует само себя и включает соленоид открытия ИПУ. После снижения давления включается н. з. контакт ЭКМ, включается 10РП, которое отключает своими н. з. контактами 9РП и включает н. о. контактами соленоид закрытия ИПУ. Одновременно заводится реле времени 2РВ, которое через 2-5 сек. Включает реле 11РП, возвращающее схему в исходное положение.
РАЗДЕЛ 4. ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПАРОГЕНЕРАТОРА.
В процессе эксплуатации котла его производительность может изменяться в пределах, определяемых режимом работы потребителей. Могут меняться также температура питательной воды и воздушный режим топки. Каждому режиму котла соответствует определенные значения параметров теплоносителей по водопаровому и газовому трактам, тепловых потерь и КПД.
Одной из задач персонала является поддержание оптимального режима котла при данных условиях его работы, который соответствует максимально возможному значению КПД котла нетто. В связи с этим возникает необходимость определения влияния статических характеристик котла - нагрузки, температуры питательной воды, воздушного режима топки и характеристики топлива - на показатели его работы при изменении значений перечисленных параметров.
В кратко временные периоды перехода работы котла от одного режима к другому изменение количества теплоты, а также запаздывание в системе его регулирования вызывают нарушения материального и энергетического балансов котла и изменение параметров, характеризующих его работу. Нарушение стационарного режима работы котла в переходные периоды может вызваться внутренними (для котла) возмущениями, а именно уменьшением относительного тепловыделения в топке и изменением ее воздушного режима и режима подачи воды, и внешними возмущениями - изменением потребления пара и температуры питательной воды.
Зависимости параметров от времени, характеризующие работу котла в переходной период, называют его динамическими характеристиками.
4.1. Статические характеристики парогенератора
Зависимость параметров от нагрузки. Производительность котла может меняться в широких пределах - от 50 до 100 % номинальной. Кратковременно возможны и более низкие нагрузки. Для барабанных котлов при длительной работе снижение нагрузки ниже 20 - 30 % номинальной может лимитироваться условиями циркуляции. Этот фактор не имеет значения для котлов прямоточных и с многократной и принудительной циркуляцией.
Устойчивый процесс горения твердого топлива в слое мазута и газа возможен при любой нагрузке. Увеличение нагрузки и соответственно тепловыделения в топке при неизменных характеристике топлива, воздушном режиме топки и температуре питательной воды снижает долю теплоты, передаваемой экранам в топке, и увеличивает долю теплоты, воспринимаемой конвективным пароперегревателем, экономайзером и воздухоподогревателем. Такое перераспределение тепловосприятия объясняется повышением температуры на выходе из топки и далее по газовому тракту, а также увеличением скорости газов в конвективных поверхностях нагрева. Удельная тепловая нагрузка экранов возрастает незначительно. В результате увеличения температурного напора и скорости газов в конвективных поверхностях нагрева повышается температура перегретого пара, температура подогрева воды в экономайзере и воздуха в воздухоподогревателе. Повышается и температура уходящих продуктов сгорания, и как следствие этого возрастает потеря с уходящими газами. С ростом нагрузки сопротивления парового, газового и воздушных трактов возрастает примерно пропорционально квадрату увеличения нагрузки.
Уменьшение нагрузки снижает температуру на выходе из топки и скорость продуктов сгорания в конвективных поверхностях нагрева. В результате, несмотря на относительно большие удельные поверхности нагрева, снижается температура перегретого пара, температура подогрева воды в экономайзере, температура подогрева воздуха, а также уменьшаются сопротивления пароводяного и газовоздушного трактов.
Зависимость параметров от воздушного режима топки. Изменение воздушного режима топки, характеризуемого значением
1 2