ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПАРОГЕНЕРАТОР

Электрический парогенератор относится к теплотехнике, предназначен для создания пара преимущественно для производственных целей при изготовлении хлебобулочных изделий и может быть использован в системах отопления зданий хозяйственного и бытового назначения.
Известны электрические бытовые водонагреватели, основанные на прохождении электрического тока через нагревательные элементы (спирали, тэны), помещенные в замкнутый объем воды, в которых по достижении паром заданного давления происходит отключение электрического тока. Такие водонагреватели работают в разовом режиме и получаемый пар не может быть использован для производственных целей.
Известен электрический водогрейный котел, в котором непрерывно получают пар путем пропускания тока через электроды, помещенные в воду, объем которой постоянно регулируется (Патент RU на полезную модель №90167, МПК F22B 1/30, опубл. 27.12.2009, бюл. №36). Этот котел (парогенератор) является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому. Он принят за прототип.
Известный электрический парогенератор содержит котел для воды, на крыше которого закреплены электроды, и полость которого сообщена через вентиль с трубопроводом выпуска пара и трубопроводом подкачки воды, в котором установлены насос и электромагнитный клапан, связанные через цепи питания со схемой управления ими, на вход которой подключен стержень-датчик уровня воды в котле и реле времени, при этом в верхней части котла установлены предохранительный клапан и реле давления, электрически связанное с пускателем напряжения к электродам.
Данный электрический парогенератор имеет следующие недостатки:
- верхний уровень воды в котле контролируется стержнем-датчиком, при замыкании которого через воду на корпус обесточивается насос и электромагнитный клапан подкачки воды. Так как в водяном паре содержатся различные солевые и другие химические компоненты, то стержень-датчик обрастает соответствующим налетом, отчего изменяется его электрическое сопротивление, приводящее к несвоевременному отключению насоса и электромагнитного клапана. При использовании парогенератора в промышленных условиях указанное приводит к потере функционирования системы контроля верхнего уровня воды в котле и к остановке работы котла для замены стержня-датчика на новый;
- при размыкании электрической цепи «стержень-датчик - вода - корпус» включается реле времени, по истечении работы которого включаются насос и электромагнитный клапан, начинается подкачка воды, т.е. фактически нижний уровень воды не контролируется. В этот момент времени резко возрастает ток через рабочие электроды, активизируя процесс разложения воды и ускоряя процесс парообразования, что приводит к изменению давления пара на выходе из котла, что в отдельных применениях недопустимо.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в обеспечении безостановочной работы электрического парогенератора вплоть до профилактических работ и в более точном задании и поддержании уровня воды и давления пара в заданных пределах.
Сущность полезной модели заключается в том, что электрический парогенератор, содержащий 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, при этом в верхней части котла установлены предохранительный клапан и реле давления, электрически связанное с пускателем напряжения к электродам, а в электрической цепи между электродами и пускателем установлен измеритель тока, связанный через стрелочный указатель тока со схемой управления насосом и электромагнитным клапаном, выходы которой подключены к цепям питания насоса и электромагнитного клапана. Стрелочный указатель тока содержит две неподвижные стрелки с электрическими контактами и расположенную между ними подвижную стрелку с электрическим двусторонним контактом, угол поворота которой пропорционален току, протекающему через электроды, при этом все три стрелки электрически связаны со входами схемы управления насосами 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, при этом подвижная стрелка указателя тока подключена ко второму входу питания указанных реле.
Работа электрического парогенератора поясняется чертежами, приведенными на фиг.1,2. На фиг.1 представлена структурная схема электрического парогенератора, на фиг.2 - электрическая схема управления насосом и электромагнитным клапаном пуска воды, где обозначены:
1 - котел с герметично установленной крышкой; 2 - вода; 3 - электроды; 4 -измеритель тока; 5 - электромагнитный пускатель напряжения; 6 - стрелочный указатель тока с левой С1, правой С3 неподвижно установленными стрелками с электрическими контактами и со средней С2 подвижной стрелкой с электрическим двусторонним контактом; 7 - схема управления насосом и электромагнитным клапаном; 8 - насос; 9 - электромагнитный клапан; 10, 11 - цепи питания соответственно насосом и электромагнитным клапаном; 12 - предохранительный клапан; 13 - реле давления с электрическим контактом mn; 14 - вентиль для выпуска пара; 15 - сливной вентиль; 16 - обратный клапан; h1, h2 - соответственно верхний и нижний уровни воды в котле.
Переменное напряжение 380 В подключено через электромагнитный пускатель 5 и измеритель тока 4 к электродам 3, расположенными внутри котла 1 и закрепленными в крышке котла (крепление не показано). Измеритель тока 4 связан со стрелочным указателем тока 6, стрелка С2 которого поворачивается в зависимости от величины тока, проходящего через электроды 3. В стрелочном указателе тока за подвижной стрелкой по траектории движения ее контакта выполнена шкала с делениями, показания которых соответствуют значениям тока, протекающего в электродах, когда уровень воды в котле находится в интервале между верхним h1 и нижним h2 уровнями воды в котле. Стрелки С1, С2, С3 указателя тока 6 электрически связаны со входами схемы управления 7, которая своими выходами a, b, c, d связана со входами схем питания 10, 11 насоса 8 и электромагнитного клапана 9. В схеме управления 7 (фиг.2) первые входы реле Р1 и Р2 связаны с первым вводом Еп1 источника питания Еп, а вторые входы реле Р1 и Р2 подключены соответственно к стрелкам С1 и С3 стрелочного указателя тока 6, причем эти же вторые входы реле Р1 и Р2 подключены через свой нормально разомкнутый контакт и нормально замкнутый контакт соседнего реле ко второму вводу Еп2 источника питания Еп и ко второй стрелке С2. Нормально разомкнутые контакты Р2.3 и Р2.4 реле Р2 являются выходами a, b, c, d схемы управления 7. Насос 8 подключен к котлу 1 через электромагнитный клапан 9 и обратный клапан 16, в точке соединения с котлом которого подключен сливной клапан 15. Насос 8 и клапан 9 связаны электрически со схемами питания 10 и 11.
Электрический парогенератор работает следующим образом. После первоначального заполнения водой котла 1 до уровня между h1 и h2 включается пускатель 5 и питание Еп схемы управления 7, но реле Р1 и Р2 остаются обесточенными, так как стрелка С2 находится в промежутке между стрелками С1 и С3. Через электроды 3 начинает протекать ток, постепенно увеличиваясь за счет образования пара и уменьшения уровня воды в котле. Так как уровень воды уменьшается, то увеличивается ток через электроды 3, отчего стрелка С2 начинает поворачиваться в сторону стрелки С3. При достижении нижнего уровня воды h2 контакты стрелок С2 и С3 замыкаются, отчего срабатывает реле Р2 в схеме управления 7 и оно устанавливается на самоблокировку за счет замыкания собственного контакта Р2.1 и замкнутого контакта Р1.2. Замыкаются контакты Р2.3, Р2.4, тем самым через выходы a, b, c, d подключаются цепи питания 10, 11 насоса 8 и электромагнитного клапана 9, которые включаются в работу, осуществляя подкачку воды в котел 1. По мере нарастания воды стрелка С2 начинает поворачиваться в сторону стрелки С1, размыкая контакт со стрелкой С3 (ток через электроды 3 уменьшается), а реле Р2 остается в сработанном состоянии и продолжается подкачка воды. При достижении водой уровня h1 стрелка С2 замкнет контакт на стрелке С1, отчего сработает реле Р1, размыкая контакт Р1.2 и обесточивая реле Р2, тем самым выключая из работы насос 8 и электромагнит 9. Подкачка воды закончена. Реле 1 в этот момент дополнительно подключено через самоблокировку и находится во включенном состоянии. Далее за счет уменьшения уровня воды увеличивается ток через электроды 3 и стрелка С2 начинает поворот в направлении стрелки С3, размыкая контакт со стрелкой С1. Дойдя до стрелки С3 (уровень воды в этот момент соответствует h2) происходит описанным образом срабатывание реле Р2 в схеме управления 7 и отключение реле Р1 (размыкается контакт Р2.2), тем самым повторяется процесс подкачки воды в котел. Если в какой-то момент давление пара в котле превысит заданное значение, то сработает предохранительный клапан 12 и сбросит часть пара в атмосферу. Если же значение пара превысит аварийное значение, то сработает датчик давления 13 и своим контактом mn отключит пускатель 5 от напряжения 380В, то есть обесточит электроды 3, а также отключит питание Еп в схеме управления 7 (на чертеже не показано), тем самым насос 8 окажется в выключенном состоянии. Для слива воды из котла предусмотрен сливной вентиль 15, при этом обратный клапан 16 не пропускает воду к электромагнитному клапану 9 в процессе слива из котла. Введение измерителя тока, протекающего через электроды, и стрелочного указателя с тремя стрелками, одна из которых поворачивается в зависимости от тока в электродах, а две других, установленных неподвижно и указывающих токи, которые соответствуют заданным верхнему и нижнему уровню воды в котле, позволяет через двух релейную схему управления подачей воды обеспечивать продолжительное автоматическое поддержание уровня воды в котле без использования каких-либо дополнительных датчиков уровня, а диапазоны регулирования уровня воды в котле для различных применений парогенератора легко устанавливать положением стрелок С1 и С2.
Данный парогенератор внедрен в одном из предприятий города Орла и работает в автоматическом режиме без сбоев от одного профилактического ремонта котла до другого.