СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПАРОГЕНЕРАТОРНЫМ ИЛИ ВОДОГРЕЙНЫМ КОТЛОМ ЭЛЕКТРОДНОГО ТИПА

Полезная модель относится к теплотехнике, а именно, к системам управления устройствами для выработки технологического пара и для подогрева воды - парогенераторами и водогрейными котлами электродного типа любой мощности, и может быть использована для производственных целей и в системах отопления зданий хозяйственного и бытового назначения.
Известны выпускаемые ООО «ПК Потенциал» парогенераторы электрические электродные со ступенчатой и плавной регулировкой мощности. Ступенчатое регулирование осуществляется за счет частичного или полного использования датчиков уровня воды в котле, что достаточно громоздко, неудобно в использовании, переналадка занимает много времени. Плавное регулирование мощности парогенератора осуществляется путем установки крана с электроприводом и реле контроля и мониторинга, что также громоздко, требует использование большого количества датчиков, в свою очередь, требующих настройки. Для разных котлов датчики подбираются индивидуально. При изменении токопроводящих характеристик воды, в первую очередь - солености, система может выйти из равновесия т.к. за основу для анализа мощности взят косвенный критерий - уровень воды.
Известна схема управления котлом, изложенным в патенте РФ на изобретение №2315232 от 03.02.2006 г. «Парогенератор электрический электродный». Он содержит котел для воды, на фланце которого закреплены три электрода и антиэлектрод и полость которого сообщена через вентиль с трубопроводом выпуска пара. Блок контроля за нижним и верхним предельными уровнями воды прикреплен к стенке котла и представляет собой камеру, в которой установлен ряд вертикально расположенных стержней разной высоты, каждый из которых является датчиком. При замыкании крайних из стержней между собой обесточивается электромагнитный клапан включения электронасосного агрегата, а при замыкании двух смежно расположенных стержней осуществляется подача питания на электромагнитный клапан для включения электронасосного агрегата. Данная схема управления котлом неудобна тем, что она громоздка (наличие блока контроля с вертикальными стержнями), не позволяет производить плавную регулировку мощности; ее переналадка занимает много времени, т.к. производится опытным путем посредством изменения глубины погружения электродов и снятия токовых характеристик в цепи питания; не гарантирует стабильную работу котла при изменении плотности воды вследствие изменения давления в котле, солености и прочих факторов. При обрыве в электроцепи вертикально расположенных стержней возможно переполнение котла, что может привести к неконтролируемому возрастанию мощности и аварии.
Наиболее близким к заявляемому является схема управления электрическим парогенератором, изложенная в патенте РФ на полезную модель №100182 от 21.01.2010 г. Парогенератор содержит котел для воды, на крышке которого закреплены электроды и полость которого сообщена через вентиль с трубопроводом подкачки воды, в котором установлены насос и электромагнитный клапан, связанные через цепи питания со схемой управления. В верхней части котла установлены предохранительный клапан и реле давления, электрически связанное с пускателем напряжения к электродам. В электрической цепи между электродами и пускателем напряжения к электродам установлен измеритель тока, связанный через стрелочный указатель тока со схемой управления насосом и электромагнитным клапаном. Схема управления насосом и электромагнитным клапаном содержит два реле, первые входы которых подключены к первому входу питания, а вторые входы соответственно к левой стрелке и правой стрелке стрелочного указателя тока, причем эти входы каждого реле дополнительно подключены к подвижной стрелке стрелочного указателя тока последовательно через собственный нормально разомкнутый контакт и нормально замкнутый контакт соседнего реле, а второй и третий нормально разомкнутые контакты второго реле являются выходами схемы управления насосом и электромагнитным клапаном. Недостатками данной схемы управления котлом являются: она не универсальна, для парогенераторов разной мощности должна рассчитываться и собираться заново; отсутствует возможность регулировки мощности котла; содержит нестандартные детали (стрелочный указатель тока со схемой управления насосом и электромагнитным клапаном), сложные в изготовлении, недолговечные и неточные в работе.
Заявляемая система управления парогенератором электродного типа или водогрейным котлом электродного типа, как и известные, содержит электрическую цепь питания котла, включающую выключатель для подачи электропитания на электроды, и насос и/или электромагнитный клапан на трубопроводе подкачки воды.
Задачей полезной модели является обеспечение стабильной работы, простоты обслуживания и регулировки мощности электродных парогенераторных или водогрейных котлов различной производительности, как вновь производимых, так и уже работающих (установленных или эксплуатирующихся).
Технический результат заключается в создании универсальной системы управления котлом парогенератора или водогрейным котлом, содержащей стандартные детали и обеспечивающей возможность изменения мощности котла в диапазоне от 0 до 100% и его регулирования, и, соответственно, обеспечение ремонтопригодности системы. Система обеспечивает также исключение режима многократного срабатывания автомата в цепи питания водогрейного котла, что продлевает срок его службы и исключает скачки напряжения в электросети.
Технический результат достигается тем, что система содержит установленные в электрической цепи питания котла блок преобразования силы тока в аналоговый унифицированный сигнал и программируемый блок управления, формирующий команду на запуск/выключение насоса и/или открытие/закрытие электромагнитного клапана. Блок преобразования силы тока в аналоговый унифицированный сигнал может представлять собой трансформатор тока и преобразователь измерительный переменного тока. В качестве программируемого блока управления может использоваться измеритель-регулятор микропроцессорный. Измерительный преобразователь переменного тока и программируемый блок управления могут быть выполнены в виде одного блока.
Выполнение системы управления котлом в виде установленных в электрической цепи питания котла блока преобразования силы тока в аналоговый унифицированный сигнал и программируемого блока управления обеспечивает создание универсальной системы управления котлом парогенератора или водогрейным котлом, содержащей стандартные детали и обеспечивающей возможность изменения мощности котла в диапазоне от 0 до 100% и его регулирования, и, соответственно, обеспечение ее ремонтопригодности.
Заявляемая система поясняется с помощью чертежа, где на фиг.1 представлена схема управления котлом (парогенератора электродного типа или водогрейным котлом электродного типа).
Система управления котлом 1 (см. фиг.1) с электродами 2 представляет собой электрическую цепь питания 3 котла 1, включающую выключатель 4 для подачи электропитания на электроды 2, и насос 5 и/или электромагнитный клапан 6 на трубопроводе подкачки воды 7. В электрическую цепь 3 установлены: блок преобразования силы тока в аналоговый унифицированный сигнал 8 и программируемый блок управления 9, формирующий команду на запуск/выключение насоса и/или открытие/закрытие электромагнитного клапана. Блок преобразования силы тока в аналоговый унифицированный сигнал 8 может представлять собой трансформатор тока и преобразователь измерительный переменного тока (не показано). Трансформатор тока подбирается в зависимости от мощности котла. На котлах мощностью менее 2 КВт может использоваться только преобразователь измерительный переменного тока.
В качестве программируемого блока управления 9 может использоваться измеритель-регулятор микропроцессорный, например, терморегулятор микропроцессорный ТРМ - 1 «ОВЕН».
Измерительный преобразователь переменного тока и программируемый блок управления могут быть выполнены в виде одного блока, тогда, в зависимости от мощности котла, в схеме системы будет меняться только трансформатор тока.
Полезная модель используется следующим образом.
На программируемом блоке управления 9 устанавливается величина, характеризующая требуемую мощность котла 1 (прибор необходимо предварительно настроить под любой удобный критерий: % от max мощности, КВт и т.д.), и величина допустимого отклонения от заданного значения (верхняя и нижняя граница коридора). Выключателем 4 подается питание на электроды 2, при небольшом, начальном уровне воды в котле 1, электроды 2 смачиваются минимально, сила тока в цепи электропитания 3, преобразованная в аналоговый сигнал в измерительном преобразователе 8, сравнивается с установленной (требуемой) величиной и, если она недостаточна, то блоком управления 9 вырабатывается команда на открытие электромагнитного клапана 6 или включение водяного насоса 5. Уровень воды в котле 1 увеличивается, что приводит к увеличению силы тока в цепи 3, и при достижении заданных величин блок управления 9 формирует команду на прекращение подачи воды. Парообразование (или расход горячей воды) приводит к понижению уровня воды и, как следствие, к уменьшению силы тока в цепи 3 и при достижении нижней установленной границы блоком управления 9 снова формируется команда на подачу воды, цикл повторяется. Работа котла 1 продолжается в устойчивом режиме в пределах выбранной мощности.
Заявляемая система проста, собирается из готовых блоков, имеющихся в наличии, а, следовательно - ремонтопригодна. Система универсальна - может быть установлена на электродные парогенераторные или водогрейные котлы любой мощности (требуется подбор только трансформатора тока), позволяет регулировать мощность парогенератора в диапазоне от 0% до 100% проектной мощности с заданной точностью (устанавливаются параметры «коридора»). Изменение токопроводящих характеристик воды (давление, соленость и пр.) не приведет к сбоям в режиме работы котла, а всего лишь приведет к изменению уровня воды, который будет соответствовать установленному режиму мощности.
Заявляемая система позволяет подключать дополнительные датчики и приборы, контролирующие и обеспечивающие надежную работу котла, в зависимости от поставленных задач.