СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ, КОНТРОЛЯ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ И СИГНАЛИЗАЦИИ КОТЛОАГРЕГАТА

Полезная модель относится к котельному оборудованию, конкретно к системам автоматического регулирования, контроля, технологической защиты и сигнализации котлоагрегата.
Известны системы автоматического регулирования, контроля, технологической защиты и сигнализации котлоагрегата (RU 21949, кл., 2002; RU 53413, кл. F23N 5/00, 2006; RU 61845, кл. F23N 5/00, 2007; Справочник эксплуатационника газифицированных котельных. Под ред. Е.Б. Столпера. -Л.: Недра, 1988, с.364-378), содержащие блок датчиков технологических параметров котлоагрегата, соединенных непосредственно с системой регулирования подачи топливной смеси в топку котлоагрегата, и через блок пороговых устройств - с системой аварийной сигнализации.
Наиболее близкой из известных является система автоматического регулирования, контроля, технологической защиты и сигнализации котлоагрегата (Справочник эксплуатационника газифицированных котельных. Под ред. Е.Б.Столпера. - Л.: Недра, 1988, с.364-378), содержащая контур регулирования разрежения в топке котла, состоящий из последовательно соединенных отборного устройства, импульсной линии, датчика разрежения в топке котла, регулятора разрежения и исполнительного устройства, установленного в дымоходе котла, контур регулирования соотношения «топливо-воздух», состоящий из последовательно соединенных отборного устройства на трубопроводе подачи воздуха в топку котла, импульсной линии, датчика давления воздуха, регулятора соотношения и исполнительного устройства, установленного на трубопроводе подачи воздуха в топку котла, последовательно соединенных отборного устройства
на трубопроводе подачи топлива в топку котла, импульсной линии, датчика давления топлива, выход которого подключен ко второму входу регулятора соотношения, показывающие приборы разрежения в топке котла, давления воздуха, подаваемого в топку котла, давления топлива в трубопроводе подачи топлива в топку котла, соединенные через импульсные линии с соответствующими отборными устройствами, а также сигнализирующие приборы разрежения в топке котла, давления воздуха, подаваемого в топку котла, давления топлива в трубопроводе подачи топлива в топку котла, соединенные через импульсные линии с отборными устройствами, прибор контроля факела в топке котла, блок технологической защиты и сигнализации, входы которого связаны с выходами сигнализирующих приборов и прибора контроля факела, а выходы - с входами устройства звуковой сигнализации и предохранительного запорного (отсечного) клапана на трубопроводе подачи топлива в топку котла.
Недостатком известной системы автоматического регулирования контроля, технологической защиты и сигнализации является недостаточная надежность работы, связанная с наличием в импульсных линиях случайных пульсаций разряжения, давления воздуха, обусловленных флуктуациями разрежения в топке котла в процессе горения топлива, особенно мазута, которые ухудшают качество процесса регулирования технологических параметров котлоагрегата, приводят к увеличению частоты срабатывания регуляторов и исполнительных устройств, преждевременному износу механических элементов системы автоматического регулирования, снижению их надежности, к необоснованному срабатыванию системы технологической защиты, аварийному останову котлоагрегата и необходимости его повторного запуска, затрудняют визуальный контроль технологических параметров со стороны обслуживающего персонала с использованием показывающих приборов. Попытки уменьшения влияния случайных пульсаций регулируемых параметров котлоагрегата в известной системе автоматического регулирования путем увеличения зоны
нечувствительности регуляторов или увеличения постоянной времени сглаживающих фильтров (RC - цепочек), входящих в состав регуляторов, приводят к ухудшению статической и динамической точности регулирования.
Задачей полезной модели является повышение надежности работы системы автоматического регулирования контроля, технологической защиты и сигнализации. Техническим результатом, обеспечивающим решение указанной задачи, является механическое демпфирование случайных пульсаций измеряемой текучей среды, подаваемой на сигнальные входы датчиков контроля технологических параметров котлоагрегата.
Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной задачи тем, что система автоматического регулирования, контроля, технологической защиты и сигнализации котлоагрегата, содержащая контур регулирования разрежения в топке котла, состоящий из последовательно соединенных отборного устройства, импульсной линии, датчика разрежения в топке котла, регулятора разрежения и исполнительного устройства, установленного в дымоходе котла, контур регулирования соотношения «топливо-воздух», состоящий из последовательно соединенных отборного устройства на трубопроводе подачи воздуха в топку котла, импульсной линии, датчика давления воздуха, регулятора соотношения и исполнительного устройства, установленного на трубопроводе подачи воздуха в топку котла, последовательно соединенных отборного устройства на трубопроводе подачи топлива в топку котла, импульсной линии, датчика давления топлива, выход которого подключен ко второму входу регулятора соотношения, показывающие приборы разрежения в топке котла, давления воздуха, подаваемого в топку котла, давления топлива в трубопроводе подачи топлива в топку котла, соединенные через импульсные линии с соответствующими отборными устройствами, а также сигнализирующие приборы разрежения в топке котла, давления воздуха, подаваемого в топку котла, давления топлива в трубопроводе подачи топлива
в топку котла, соединенные через импульсные линии с отборными устройствами, прибор контроля факела в топке котла, блок технологической защиты и сигнализации, входы которого связаны с выходами сигнализирующих приборов и прибора контроля факела, а выходы - с входами устройства звуковой сигнализации и предохранительного запорного (отсечного) клапана на трубопроводе подачи топлива в топку котла, согласно полезной модели она дополнительно содержит не менее одного демпфера, установленного в импульсных линиях перед входами датчика разряжения, показывающего и сигнализирующего приборов разрежения в топке котла и не менее одного демпфера, установленного в импульсных линиях перед входами датчиков давления, показывающих и сигнализирующих приборов давления воздуха на трубопроводе подачи воздуха в топку котла.
При этом демпфер выполнен в виде емкости переменного объема из упругого материала, в виде трубы с автоматически изменяющимся проходным сечением и/или в виде глушителя шума - трубы с двойными стенками и резонансными камерами, соединенными между собой калибровочными отверстиями. Упругий материал емкости переменного объема демпфера выполнен из пружинной латуни или резины. Труба демпфера с автоматически изменяющимся проходным сечением снабжена внутренними подпружиненными перегородками. Глушитель демпфера выполнен с полосой спектра поглощения, перекрывающей область высокочастотных колебаний текущей через демпфер среды.
Введение в систему не менее одного демпфера, установленного в импульсных линиях перед входами датчика разряжения, показывающего и сигнализирующего приборов разрежения в топке котла и не менее одного демпфера, установленного в импульсных линиях перед входами датчиков давления, показывающих и сигнализирующих приборов давления воздуха на трубопроводе подачи воздуха в топку котла позволяет погасить паразитные колебания текущей среды, подаваемой в датчики технологических параметров топки котлоагрегата, показывающие и сигнализирующие
приборы, исключить их ложное срабатывание и, тем самым, повысить надежность работы предложенной системы. Выполнение демпферов в виде емкости переменного объема из упругого материала, в виде трубы с автоматически изменяющимся проходным сечением и/или в виде глушителя шума - трубы с двойными стенками и резонансными камерами, соединенными между собой калибровочными отверстиями позволяет реализовать предложенную систему с заявленным техническим результатом при многовариантном исполнении ее демпферов. Позволяет подобрать демпфер с рациональными частотными характеристиками для использования в системе автоматического регулирования, контроля, технологической защиты и сигнализации для конкретного котлоагрегата.
На фиг.1 представлена блок-схема системы автоматического регулирования, контроля, технологической защиты и сигнализации котлоагрегата, а на фиг.2 и фиг.3 - графики, иллюстрирующие эффективность ее работы по сравнению с известной системой.
Система автоматического регулирования, контроля, технологической защиты и сигнализации котлоагрегата состоит из отборных устройств 1,2,3 разрежения, давления воздуха и давления топлива, установленных соответственно на выходе топки 4, на трубопроводе 5 подачи воздуха и трубопроводе 6 подачи топлива в топку. Выход устройства 1 отбора разрежения в топке 4 котла соединен с входами импульсных линий 7÷9, выход устройства 2 отбора давления воздуха на входе в топку 4 - с входами импульсных линий 10÷12, а выход устройства 3 обора давления топлива на входе в топку 4 - с входами импульсных линий 13÷15. На концах линий 7, 8, 9 установлены соответственно демпферы 16, 17, 18 сглаживания пульсаций измеряемого разряжения воздуха в топке 4 котла. На концах линий 10, 11, 12 установлены соответственно демпферы 19, 20, 21 сглаживания пульсаций измеряемого давления воздуха на входе топки 4 котла. Выход демпфера 16 соединен через датчик 22 разрежения в топке 4 котла и регулятор 23 разрежения с исполнительным устройством 24 - поворотной заслонкой,
установленной в дымоходе 25 топки 4. Выход демпфера 17 соединен с показывающим прибором 26 разрежения в топке 4 котла. Выход демпфера 18 через сигнализирующий прибор 27 разрежения соединен с первым 28. 1 сигнальным входом блока 28 технологической защиты и сигнализации. Второй 28.2 сигнальный вход блока 28 соединен с выходом прибора 29 контроля факела 30 горелки 31 котла 4. Третий 28.3 сигнальный вход блока 28 через датчик 32 давления воздуха соединен с выходом демпфера 19, установленного на выходе импульсной линии 10. Четвертый 28.4 сигнальный вход блока 28 соединен с выходом датчика 33 давления в трубопроводе 6 подачи топлива в горелку 31 топки 4. Первый 28.6 выход блока 28 соединен с управляющим входом предохранительного запорного (отсечного) клапана 34, установленного на трубопроводе 6 подачи топлива в горелку 31 топки 4 котла. Второй 28.7 выход блока 28 соединен с входом устройства 35 звуковой сигнализации. Вентильное устройство 35 управления подачи воздуха в горелку 31, установленное на трубопроводе 5, по управляющему входу соединено через регулятор 36 соотношения «топливо-воздух» с выходами датчика 37 давления воздуха и датчика 38 давления топлива. Датчик 37 давления воздуха установлен на выходе демпфера 21, а датчик 38 давления топлива на выходе импульсной линии 13. Демпфер 20, установленный в импульсной линии 11, соединен по выходу с показывающим прибором 39 давления воздуха в трубопроводе 5 подачи воздуха в горелку 31 топки 4. На выходе импульсной линии 11 установлен показывающий прибор 40 давления воздуха в трубопроводе 6 подачи топлива в горелку 31 топки 4. Демпферы 16÷21 сглаживания пульсаций текущей через них среды выполнены в виде емкости переменного объема из упругого материала, в виде трубы с автоматически изменяющимся проходным сечением и/или в виде глушителя шума - трубы с двойными стенками и резонансными камерами, соединенными между собой калибровочными отверстиями. Упругий материал емкости переменного объема демпферов 16÷21 выполнен из пружинной латуни или резины. Труба демпферов 16÷21 с
автоматически изменяющимся проходным сечением снабжена внутренними подпружиненными перегородками. Глушители демпферов 16÷21 выполнены с полосой спектра поглощения, перекрывающей область высокочастотных колебаний текущей через демпфер среды. Приведенная конструкция системы автоматического регулирования, контроля, технологической защиты и сигнализации котлоагрегата не ограничивается вышеприведенным примером ее осуществления. В рамках данной полезной модели возможно и другое ее исполнение не выходящее за пределы данного описания. В частности количество демпферов 16÷21 в системе может быть уменьшено. Для примера конструкции системы, представленной на фиг.1, количество демпферов 16÷21 может быть уменьшено с шести до двух единиц при установке одного демпфера, например 16, на общем трубопроводе 40 импульсных линий 7-9 и одного демпфера, например 119, на общем трубопроводе 41 импульсных линий 10÷12. Однако при этом может быть несколько ухудшено качество демпфирования и надежность системы. То есть, в каждом контуре регулирования (по разряжению в топке 4 и по давлению воздуха на входе топки 4) желательно использовать не менее одного демпфера.
Система автоматического регулирования, контроля, технологической защиты и сигнализации котлоагрегата работает следующим образом. При изменении давления воздуха, превышающем зону нечувствительности Δ регулятора 36 соотношения, на выходе последнего формируется сигнал, приводящий к срабатыванию исполнительного устройства 34 в направлении, обеспечивающем восстановление нарушенного соотношения «топливо-воздух». Случайные кратковременные флуктуации давления воздуха, не требующие регулирующих воздействий, подавляются (сглаживаются) демпфером 21 переменного объема, что исключает необоснованное, излишнее срабатывание регулятора соотношения 36 и, соответственно, включение исполнительного устройства 34. Аналогичным образом функционирует контур автоматического регулирования разрежения в топке 4 котла. Блок 28 технологической защиты и сигнализации, не реагируя на
кратковременные случайные колебания значений контролируемых параметров, которые сглаживаются демпферами 23 и 32, срабатывает в случаях появления устойчивых, систематических отклонений от их предельных (аварийных) значений, формируя выходные сигналы, приводящие к включению устройства звуковой сигнализации 35 и через предохранительный запорный (отсечной) клапан 34 - к прекращению подачи топлива в топку 4 котла.
Предложенная система автоматического регулирования, контроля, технологической защиты и сигнализации котлоагрегата успешно прошла испытания в Тверском центре метрологии и стандартизации. Результаты испытаний представлены на фиг.2÷3. В качестве демпферов 16÷21 во время испытаний использовались мембранные блоки показывающих измерительных приборов (тягонапоромеров, выработавших свой ресурс или имевших повреждения механической части измерительной системы), которые после незначительной доработки размещались в отдельном корпусе. При этом дополнительные затраты на один контур регулирования или канал измерения и контроля не превысили 1300 рублей. Наибольший эффект, с точки зрения повышения надежности автоматического регулирования процесса горения топлива и технологической защиты (исключение случаев необоснованного срабатывания предохранительного запорного клапана 34 и аварийного останова котлоагрегата), наблюдался на котлоагрегатах, работающих на жидком топливе (мазуте).