ХЕРСОНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МОРСЬКИЙ ІНСТИТУТ

КАФЕДРА ЕКСПЛУАТАЦІЇ СУДНОВИХ ЕНЕРГЕТИЧНИХ

з дисципліни "Автоматизовані системи управління судновими енергетичними установками "

ТЕМА: Вибір параметрів настроювання регулятора рівня води в котлі, дослідження статичних і динамічних характеристик АСР, вивчення конструкції та правил експлуатації регулятора

Суднові парові котельні установки виробляють пара, необхідний для роботи головних машин, а також і для інших допоміжних цілей на суднах з паровими поршневими або паротурбінними силовими установками. Залежно від споживачів парі суднові котли поділяють на головні, забезпечити головні машини парою, і допоміжні, що живлять допоміжні механізми й подають пара для інших потреб.

Головні суднові парові котли повинні мати високий ступінь надійності в роботі, витримуючи швидка зміна режиму роботи, а для забезпечення форсованого ходу судна тимчасово збільшувати паропроізводітелиюсть понад нормальний кількості.

На суднах як головних парових котлів застосовують у більшості випадків водотрубні котли. Поверхня нагріву водотрубних котлів складають сурми, заповнені водою й омивані зовні гарячими газами, які отримуються в результаті горіння палива. На відміну від труб водотрубних котлів сурми огнетрубних котлів, навпаки, омиваються гарячими газами зсередини, а зовні знаходиться вода, що підлягає випаровуванню. На суднах знаходять застосування також і комбіновані котли, за своєю конструкцією близькі до огнетрубним, алі мають елементи й водотрубних котлів. Котли бувають з природною й примусовою циркуляцією води. Прямоточними котлами називаються такі, у яких при примусової циркуляції води вона за один раз проходження по трубках повністю перетворюється на парі. Застосовуються на морських суднах як головних парових котлів водотрубні котли з природною циркуляцією барабанного типу мають високу питому паропродуктивність, що досягає 80 кг / м² на час і при тиску 100-120 атм. К. К.Д. цих котлів сягає 93%.

Такі котли мають великий надійністю в експлуатації. Мала кількість знаходиться в них води дозволяє швидко вводити їх у дію, а підтримання постійного тиску парі під година експлуатації потребує обов'язкового автоматичного регулювання.

Аварії парових котлів відбуваються в основному внаслідок упуска води, порушення водного режиму, неякісного ремонту, лужної корозії металу, вибухів газів у топленнях і газоходах казанів. Аварії, викликані упуском води, відбуваються як у випадках несправності водовказівних арматур, так і через несумлінність або недостатню навченість обслуговуючого персоналу.Найбільша кількість аварій відбулася на котлах, не оснащених сигналізаторами рівня води й автоматичним відключенням газу при упуске води.

Питомий теплосприйняття парообразующих труб, розташованих у топці (радіаційних ПН), в 10 - 15 разів вище, ніж у труб, розташованих у газоході (конвективних ПН). Зі збільшенням частки радіаційних парообразующих поверхонь габарити казана зменшуються. З підвищенням параметрів парі знижується температурний напір між гріючою агентом і робочим тілом у конвективних ПН Ці закономірності теплообміну зумовили особливості конструкції суднових головних котлів високого тиску, поперечний розріз якого подань на мал. 2

У головних котлах цього типу всі парообразующих ПН розташовані в топці [ 1, 3, 4, 7 ]. Верхнє розташування топкових пристроїв збільшує година перебування частинки палива в топці й сприяє більш повному її вигоряння, що дозволяє знизити коефіцієнт надлишку повітря до 1,03 - 1,05.

Стіни топлення котла закриті трубами бічного, середнього й фронтових екранів. Котел має три самостійних контури циркуляції. Перший контур утворений трубами бічного і середнього екранів, розвальцьовані в паровому і водяному колекторах, а також опускними трубами, рёозташованими за боковим, екраном. Другий і третій контури циркуляції складаються з труб фронтових екранів 3, закріплених у нижніх і верхніх екранних колекторах. Вода в нижні колектори фронтових екранів надходити з парового колектора по опускним трубах. Пароводяна суміш з верхніх колекторів фронтових екранів направляється в паровій колектор по спеціальним пропускних трубах. У верхній частині топлення сурми бічного екрану розведені, і в місцях розводки розташовуються чотири форсункових пристрої 2 з паро-механічними форсунками.

Сурми середнього екрану в нижній частині розведені і утворюють фестони 4, через який продукти згорання з топлення надходять у конвективну шахту. Отут гарячі гази омивають першу 5 і другові 6 секції основного ПП, три секції проміжного пароперегрівача 7 і дві секції економайзера 8. Потім гази послідовно проходять всередині труб трьох секцій повітропідігрівника 1 і віддаляються в атмосферу. Для підігріву повітря при низьких навантаженнях котла перед основним ВП розташовується попередньо включень повітропідігрівник 9, через ребристі трубки якого як гріє агента проходити живильна вода. Між секціями конвективних ПН розташовуються сажеобдувні пристрої.

Аналіз режимів роботи показав, що найбільш складним з погляду керування є основний режим з динамічно, що змінюються навантаженнями, і справність казана багато в чому залежить від рівня тиску пари й кількості води в барабані казана. Розглянемо механізм ситуацій, у яких перевищення цими параметрами граничних значень приводять до несправностей казана. При нормальному плині процесу рівень води в барабані казана врівноважений тиском підживлення казана водою й тиском пари. При цьому він перебуває вище зрізу екранних труб, стінки яких прохолоджуються циркулюючої в них водою. Внаслідок створення надмірно високого тиску в барабані котла рівень води може знизитися нижче припустимої межі, при якому не забезпечується циркуляція води.

У результаті порушення циркуляції води в екранних трубах відбуваються надмірне підвищення температури й перевитрата їхніх стінок. Зниження тиску пари також може привести до виводу з ладу агрегату. У результаті різкого зниження тиску можливий заброс води в пароперегрівник, що викличе вихід його з ладу. У зв'язку із цим до точності підтримки заданих значень тиску пари й рівня води в барабані пред'являються високі вимоги. Регулювання тиску в барабані казана й живлення котельних агрегатів головним чином зводиться до підтримки матеріального балансу між відводом пари й подачею води. Справність котельного агрегату багато в чому визначається якістю регулювання рівня води. Параметром, що характеризує баланс, є рівень води в барабані котла. Барабанам котла із природною циркуляцією властива значна здатність, що акумулює, що проявляється в перехідних режимах. Якщо в статичному режимі положення рівня води в барабані котла визначається станом матеріального балансу, то в динаміку на положення рівня впливає велика кількість збурювань.

- паросъема котла при зміні навантаження споживача;

- паропродуктивності при зміні навантаження топлення;

Крім того, часті й різкі зміни подачі води в котел можуть викликати значні температурні напруги в металі економайзера, і якість підтримки рівня також визначається рівномірністю подачі води. Для підтримки рівня води в котлі як виконавчі пристрої також можуть використовуватися клапани, які будуть перекривати подачу води в котел при наповненні котла до оцінки максимального рівня й відповідно дозволяти подачу води при зниженні рівня.

Функціональна схема регулятора рівня води наведена на рисунку 2.

Рисунок 2 - Функціональна схема регулювання рівня води в барабані.

На казані встановлюється запобіжний клапан(на ПВК).Його прохідний перетин повинне пропустити годинну продуктивність.

Сумарна площа f,мм²,вільного проходу предахранительного клапана повинна бути не менш обумовленої по формулі для насиченої пари

Де G=33840кг/ ч-розрахункова паропродуктивність;P_w=4.5 Мпа-Робочий тиск;ДО=1.25-коефіцієнт гідравлічного опору.

На котлі встановлюється два запобіжні клапани. На ПВК установлюється головний стопорний клапан і живильний клапан.Прохідний перетин цих клапанів (з рівняння безперервності середовища)

Де

-припустима швидкість середовища в клапані (для води-2..5м/с,для пари-20...50…50м/с); D-Витрата середовища кг/з; V-питомий об’єм середовища,м³/кг.

-для головного стопорного клапана при W_доп=30м/с,V=0.04978м³/кг

-для живильного клапана витрата середовища при W_доп=2м/с,V=1.006

10^-3 м³/кг

На кожному котлі повинне бути встановлене не менш двох водовказівних приладів. Вибір типу приладу роблять залежно від робочого тиску.

Водовказівні прилади водотрубних котлів із що обігрівається опуском повинні розташовуватися таким чином, щоб нижній проріз скла перебував на 50 мм вище крайок найбільше високо розташованих трубок. У котлах снеобогреваемым опуском положення колонок визначається рівнем води, прийнятим з умови забезпечення надійності циркуляції.

Діаметр клапана верхнього продування приймається рівним 20...40 мм залежно від паропродуктивності котла. Цей клапан установлюється на обичайці пароводяного колектора поблизу робочого рівня для видалення піни й шламу з усією поверхні випару.

Діаметр клапана нижнього продування приймається рівним діаметру клапана верхнього продування; діаметр клапана продування пароперегрівників - рівним 15...25 мм; діаметр клапана для випуску повітря з котла - 6...10 мм. У клапана для приєднання манометра повинен бути діаметр не менше 8 мм, звичайно він дорівнює 10 мм. Діаметр клапана для відбору проб приймається 8...10мм.

Під технічною експлуатацією розуміється виробнича, організаційна й науково-технічна діяльність суднового екіпажа, організацій і підприємств, експлуатаційних відомств, що забезпечує ефективне використання ПГ (ВК) і його справний стан протягом усього встановленого терміну служби.

Технічна експлуатація включає технічне використання (ТИ) парогенераторів і водогрійних казанів по прямому призначенню, технічне обслуговування (ТЕ) для підтримки їх у справному стані й планово- попереджувальний ремонт (ППР) для збереження високих технико- економічних показників на весь термін служби.

Технічну експлуатацію допоміжн і утилізаційних ПГ (ВК.) здійснює судновий екіпаж під керівництвом старшого механіка. Плануванням технічної експлуатації й оперативним керівництвом займається служба суднового господарства (ССХ). Крім того, технічний нагляд за експлуатацією ПГ і ВК здійснює Регістр Судноплавства України. Нагляду Регістра не підлягають водогрійні котли з температурою підігріву води до 115°С и парогенератори з тиском пари менш 0,07 МПа на морські й 0,05 МПа на річкових судах.

На кожний ПГ і водогрійний котел при його прийманні й узятті на облік Регістр видає Регістрову книгу (у правилах Річкового Регістра вона називається Шнуровий), де зазначені всі його технічні характеристики й де представником (інспектором) Регістра робляться оцінки про огляд і технічний стан ПГ (ДК). Сюди ж записуються вимоги, що підлягають обов'язковому виконанню у встановлений термін.

Сучасними допоміжними й утилізаційні ПГ і ДК постачені системами автоматичного регулювання й керування, що забезпечують їхнє безвахтове обслуговування. Вахтовий персонал у цьому випадку періодично робить контрольні огляди, усуває всі виникаючі несправності, проводить роботи, передбачені планом-графіком ТЕ, і забезпечує виконання встановленого водного режиму.

Для кожного ПГ (ДК) з урахуванням його особливостей конструкції й характеристик розробляється інструкція для експлуатації, який регламентується порядок підготовки до дії, обслуговування під час роботи й вивід з дії.

Ця ж інструкція містить план-графік по ТЕ, у ній відзначені найбільш характерні несправності й методи їхнього усунення, наведені вказівки по техніці безпеки й правилам зберігання.

Перед виводом ПГ (ДК) з дії потрібно перевести його керування на ручне, очистити поверхні нагрівання за допомогою сажеобдувочных пристроїв, зробити верхнє продування, перемкнути форсунки на растопочное паливо (їли є така система) і послідовно їх виключити, одночасно закриваючи заслінки воздухонаправляющих пристроїв. Паромеханические форсунки потрібно продути пором після припинення подачі палива.

Подальші дії залежать від виду зберігання ПГ: чи буде ПГ (ДК) зберігатися «сухим» або «мокрим». У кожному разі тривалість і порядок охолодження ПГ (ДК) і видалення з нього води (при «сухому» зберіганні) повинні строго відповідати інструкції.

В автоматизованих ПГ (ДК) передбачена екстрена зупинка. Для цього досить головний вимикач поставити в положення «виключене» або нажати на кнопку «стоп».

Для оцінки економічності казана, що характеризується рівнянням теплового балансу. По прямому балансі:

Q₁- теплота, витрачена на підігрів води в казані, паротворення й перегрів пари, кДж/кг.

Q₃ - втрати від хімічної теплоти згоряння рідкого палива, кДж/кг;

Q₄ - те ж від механічної теплоти згоряння твердого палива, кДж/кг. (у сучасних казанах не враховується, т.до на куті суднові котельні установки на сучасних судах не працюють)

Q₅ - втрати теплоти в навколишнє середовище, кДж/кг Рівняння по зворотному балансі (у відсотках від mQpH)

Для підвищення економічності роботи котла необхідно:

прагнути до підвищення Q₁ - за рахунок підтримки чистоти поверхні нагрівання й правильної організації процесу горіння палива в топленні ПК;

зменшувати Q₂ - за рахунок зниження коефіцієнта надлишку повітря в топленні, забезпеченні чистоти поверхні нагрівання, застосування економайзера (водопо-догревателя) і повітропідігрівника на виході газів з котла (тобто хвостових поверхонь нагрівання)

зменшувати Q₃- за рахунок поліпшення організації процесу горіння палива в казані

зменшувати Q₅, - шляхом підтримки технічного стану теплоізоляції й зовнішнього обшивання корпуса ПК.

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: