книги из ГПНТБ / Романов Б.А. Котельные установки предприятий нефтяной и газовой промышленности

На рис. 64 приведена схема прибора для измерения расхода топливного газа с самопишущим дифференциальным манометром ДП-430. Эти расходомеры применяются при расходе газа свыше

1000 м3/ч.

Газоанализаторы—приборы, позволяющие определять состав продуктов сгорания (содержание углекислого газа СО2 , окиси

углерода СО, водорода Н2 и др.).

По составу продуктов сгорания судят о полноте сгорания топ­ лива, о величине коэффициента избытка воздуха, о потерях теп­ ла из-за неполного охлаждения уходящих газов.

По принципу действия газоанализаторы делятся на химические и физические.

Химические газоанализаторы основаны на поглощении состав­ ных частей продуктов сгорания соответствующими реактивами. Химические газоанализаторы могут быть ручными и автоматиче­ скими. Ручные химические газоанализаторы (ГХПМ, ВТИ и др.) используются при теплотехнических испытаниях котельных агре­ гатов и для проверки автоматических газоанализаторов. Химиче­ ские автоматические газоанализаторы работают с запаздыванием, что затрудняет их использование, они сложны и требуют специ­

водности, магнитной восприимчивости отдельных компонентов проб газа). Физические газоанализаторы для непрерывного конт­ роля за качеством горения являются более совершенными прибо­ рами по сравнению с химическими. Кроме того, современные фи­ зические газоанализаторы (магнитные) позволяют применять бо­ лее совершенные схемы автоматического регулирования горения топлива.

122

§ 21. АВТОМАТИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА И СХЕМЫ СИСТЕМ АВТОМАТИКИ УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ ПРОЦЕССОМ КОТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ ПРИ СЖИГАНИИ ГАЗА И МАЗУТА

Все системы автоматики управления рабочим процессом ко­ тельных агрегатов состоят из автоматических устройств безопас­ ности и автоматических устройств регулирования рабочего про­ цесса котельных агрегатов.

Автоматические устройства безопасности при сжигании газа предназначены прекращать поступление газообразного топлива в топку котла при погасании пламени, падении или повышении дав­ ления газа и воздуха перед горелкой ниже или выше допустимого предела, превышении давления пара в барабане котла или в сборном распределительном коллекторе выше допустимой величи­ ны, при отсутствии электроэнергии, при нарушении тяги и т. д.

Автоматические устройства безопасности при сжигании мазута предназначены отключать котел при повышении давления в бара­ бане выше заданной величины, погасании факела форсунки, уменьшении разрежения в топке, остановке вентилятора или ды­ мососа.

Автоматические устройства регулирования рабочего процесса котельных агрегатов предназначены для поддержания на неиз­ менном, заранее заданном уровне давления пара в паровых кот­ лах или температуры горячей воды в водогрейных котлах.

Для автоматического управления отопительных и промышлен­ ных котельных применяются различные системы. В качестве при­ мера рассмотрим систему «Кристалл», разработанную Москов­ ским заводом тепловой автоматики. Эта система состоит из комп­ лекса унифицированных блоков, с помощью которых создаются автоматические регуляторы различного назначения. Каждый блок представляет собой устройство, объединяющее первичные прибо­ ры (датчики), усилители и исполнительные механизмы.

Регулируемый параметр измеряется первичными приборами; результаты этих измерений преобразуются в электрический сиг­ нал, который поступает на вход регулирующего устройства (тран­ зисторного усилителя), управляющего исполнительным механиз­ мом, воздействующим на регулирующий орган (заслонку, направ­ ляющий аппарат и т. д.).

Первичными приборами (датчиками) электронно-гидравличе­ ской системы автоматики являются: дифференциальные тягомеры (типа ДТ-2), служащие для контроля разрежения в топке или газоходах, перепадов давлений газа и воздуха; дифференциаль­ ные манометры (типа ДМ-3564), предназначенные для контроля за расходом жидкости или газа, а также за перепадами давле­ ния; манометры электрические дистанционные (МЭД), осущест­ вляющие контроль и регулирование средних и высоких давлений жидкости, газа и пара; термометры сопротивления, применяемые

5* 123

для контроля соотношения температур горячей воды и наружно­ го воздуха в отопительных котельных и т. д.

Регулирующим устройством системы автоматики «Кристалл» является транзисторный усилитель (УТ). Он предназначен для 'суммирования сигналов, поступающих от различных датчиков, усиления сигнала рассогласования между действительными и за­ данными значениями регулируемого параметра и выработки командного сигнала, управляющего исполнительным механизмом. Кроме того, электропитание первичных приборов и дпстанцноп-

€> Иусилителю

Рис. 65. Схема управления сервомотором

мое управление гидравлическими механизмами осуществляется с помощью регулирующего устройства.

В системе «Кристалл» в качестве исполнительных механизмов применяются поршневые гидравлические сервомоторы.

Схема управления сервомотором, конструктивно объединенным с управляющим его работой электрогидравлическим реле, приве­ дена на рис. 65.

В равновесном состоянии, т. е. при нормальном значении ре­ гулируемого параметра, обмотки электромагнитов Р, и Рг отклю­ чены от источника напряжения. Связанные с их сердечниками кла­ паны К\ и / < 2 опущены и перекрывают отверстия слива воды из

гидрореле в дренаж. Поршень сервомотора 1 неподвижен, так как давление воды по обе стороны равно давлению в магистрали, под­ держиваемое редукционным клапаном. Отклонение регулируемого

124

параметра от заданного значения приводит к появлению в изме­ рительной схеме сигнала небаланса, па выходе усилителя возни­ кает напряжение п один из электромагнитов (Рі или Р2) гидрореле срабатывает, поднимая свой клапан в верхнее положение. Соответствующая полость сервомотора соединяется со сливом, и поршень начинает перемещаться, передвигая регулирующий ор­ ган 2 до тех пор, пока регулируемый параметр не примет задан­ ное значение. При этом напряжение в обмотке электромагнита

исчезает и клапан возвращается в нижнее положение. Второй электромагнит включается при отклонении регулируемого пара­ метра в другую сторону. Одновременно с перемещением регули­ рующего органа будет перемещаться механизм, связывающий шток поршня с блоком обратной связи 3. В результате в измери­ тельной схеме регулятора появится сигнал обратной связи. По мере исчезновения импульса, возникшего в блоке 3 при переме­ щении исполнительного механизма, будет уменьшаться сигнал обратной связи в измерительной схеме регулятора.

Принципиальная схема системы «Кристалл» автоматического управления рабочим процессом котлов ДКВР дается на рис. 66.

Система автоматики «Кристалл» состоит из регуляторов дав­ ления пара в барабане котла, соотношения газа и воздуха, раз­ режения в топке и уровня воды в барабане котла.

Количество поступающего газа к горелкам 7 должно соответ­ ствовать паропроизводительности котла. Показателем этого со-

.ответствия является постоянство давления пара в барабане котла.

125

Первичным прибором (датчиком) регулятора давления служит дистанционный электрический манометр 10.

Если давление пара в барабане котла 15 находится на задан­ ном уровне, то в электрической цепи, соединяющей датчик с уси­ лителем 36, напряжение отсутствует. При отклонении давления от заданного на усилитель от первичного прибора поступает элек­ трический сигнал, который усиливается и через электрогидравли­ ческое реле 26 воздействуют на сервомотор 16. Последний переме­ щает газовую заслонку 8. С увеличением давления пара в "бара­ бане котла заслонка прикрывается и подача газа уменьшается. Уменьшение давления пара приводит к дополнительному откры­ тию заслонки и увеличению подачи газа.

Оптимальный режим горения во всем рабочем диапазоне обе­ спечивается поддержанием неизменным коэффициента избытка воздуха регулятором соотношения газа и воздуха. Датчиками это­ го регулятора являются дифференциальные тягомеры (типа ДТ-2) 5 и 6. Если расходы газа и воздуха отклоняются от задан­ ных, то электрические сигналы от тягомеров 5 и 6 подаются на усилитель За. Затем усиленный сигнал поступает на электроги­ дравлическое реле 2а, которое сервомотором Іа воздействует на направляющий аппарат дутьевого вентилятора 16 и приводит рас­ ход воздуха в соответствие с расходом газа.

Регулирование тяги осуществляется путем поддержания посто­ янным разрежения в верхней части топки котла регулятором раз­ режения.

Датчиком регулятора разрежения является дифференциальный тягомер 14 типа ДТ-2. Изменение расходов газа и воздуха при­ водит к изменению разрежения в топке котла, в результате от тягомера 14 поступает электрический сигнал на усилитель Зг и электрогидравлическое реле 2г, которое сервомотором 1г воздей­ ствует на направляющий аппарат дымососа 17, восстанавливая разрежение до заданной величины.

Постоянный уровень воды в барабане котла поддерживается путем соблюдения соответствия между подачей питательной воды и отбором пара из котла регулятором уровня. Первичным прибо­ ром регулятора уровня служит дифференциальный манометр 12 типа ДМ-3564, подключаемый к барабану котла через уравни­ тельный сосуд 11. При изменении уровня в барабане котла от дифференциального манометра 12 электрический сигнал посту­ пает на усилитель Зв и электрогидравлическое реле 2в, которое сервомотором 1в воздействует на регулирующий клапан 13, уста­ новленный на питательной линии. С повышением уровня кдапан 13 прикрывается и уменьшается подача воды в барабан, а с понижением уровня клапан дополнительно открывается и подача воды увеличивается.

Привод сервомоторов осуществляется водой, подаваемой из магистрали через редукционные клапаны 4а и 46.

Автоматика безопасности системы «Кристалл» отключает пода­

126

чу газа при аварийных состояниях — снижении давления газа, снижении давления воздуха или остановке дутьевого вентилятора, падении разрежения в топке, погасании пламени горелки, повыше­ нии давления пара, повышении или понижении уровня воды в ба-

Рис. 67. Установка узлов автоматики «Кристалл» на котле ДКВР:

рабане котла. Отсечное устройство 9 автоматики безопасности устанавливается на газовом коллекторе котла.

Одновременно с отключением газа подаются аварийные свето­ вой и звуковой сигналы. В системе автоматики предусматривается возможность как автоматического, так и ручного розжига котла.

Вся аппаратура автоматического регулирования и безопасности системы «Кристалл», кроме датчиков, сервомоторов и регулирую- -щих органов, для котлов, работающих на газовом топливе, монти­ руется заводом-изготовителем на специальном щите ШК-2.

127

Примерное размещение узлов автоматики «Кристалл» на кот­ ле ДКВР дается на рис. 67.

Помимо управления рабочим процессом котла, система авто­ матически контролирует температуру уходящих газов, состав про­ дуктов сгорания, работу деаэраторной установки и т. п.

Глава VIII

КОТЕЛЬНЫЕ И ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ

§ 22. КЛАССИФИКАЦИЯ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Котельные и нагревательные установки предприятий нефтяной и газовой промышленности по назначению могут быть разделены на три группы: производственные, отопительные и производствен­ но-отопительные.

Производственные котельные и нагревательные установки вы­ рабатывают пар и горячую воду для технологических нужд пред­ приятий. Отопительные котельные и нагревательные установки при­ готовляют горячую воду для отопления жилых, общественных зда­ ний и хозяйственных нужд. Производственно-отопительные котель­ ные и нагревательные установки вырабатывают пар іг горячую во­ ду для всех нужд предприятий.

По виду от'расли, где используются котельные и нагревательные установки, последние делятся на заводские, промысловые и уста­ новки нефтебаз.

Кроме того, 'котельные и нагревательные установки могут быть стационарные, транспортабельные и передвижные.

Стационарные котельные и нагревательные установки предприя­ тий нефтяной и газовой промышленности устанавливаются на од­ ном месте иа весь срок эксплуатации; они применяются главным образом на нефте- и газоперерабатывающих заводах и нефтебазах. Транспортабельные котельные и нагревательные установки состоят из отдельных блоков, которые по мере необходимости могут быть перебазированы с одного места эксплуатаций на другое. Например, парогенераторная установка ППГУ-4/120 состоит из двух транспор­ табельных блоков: парогенераторного и химводоочистки. Пере­ движные котельные и нагревательные установки размещаются обычно на транспортном устройстве (автомашине, тележке) и мо­ гут передвигаться самоходом или с помощью тягача от одного по­ требителя к другому. Транспортабельные и передвижные котель­ ные установки применяются на нефтяных и газовых промыслах.

Взависимости от степени укрытия и размещения основных эле­ ментов в здании котельные и нагревательные установки делятся на закрытые, полуоткрытые и открытые.

Взакрытых котельных и нагревательных установках все основ­ ное и вспомогательное оборудование размещается в закрытых по­

128

мещениях. В полуоткрытых котельных и нагревательных установ­ ках котельные агрегаты и наиболее ответственное вспомогательное оборудование размещают в закрытом помещении, а деаэраторы, баки, водяные фильтры, дымососы и т. д. — на открытом воздухе; эти установки строят в районах с расчетной температурой наруж­ ного воздуха выше —30° С. В открытых котельных и нагреватель­ ных установках почти все оборудование размещается на открытом воздухе и только фронтальная часть котлов, водоуказательная ар­ матура, щиты управления и измерительных приборов и питатель­ ные насосы располагаются в специальном небольшом помещении; в этом же помещении находится обслуживающий персонал. Такие котельные и нагревательные установки строятся в районах с тем­ пературой наружного воздуха самого холодного месяца выше

—5° С.

§ 23. СХЕМЫ КОТЕЛЬНЫХ И НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Схема котельной или нагревательной установок представляет со­ бой схему движения и распределения теплоносителя и топливообеспечения в ее пределах.

Схемы котельных установок являются довольно стабильными. Общими чертами их являются: построение линий подвода и рас­ пределения теплоносителя; определенные места установки запор­ ной, регулирующей арматуры и приборов безопасности; наличие устройств непрерывной или периодической продувки, систем подго­ товки и подачи жидкого и газообразного топлива и т. д.

Питательные трубопроводы должны обеспечивать в любых ус­ ловиях надежное питание котла водой. В соответствии с Пра­ вилами барабанные паровые котлы производительностью 4 т/ч и более при наличии барабанов, обогреваемых горячими газами, должны обязательно иметь две независимые питательные линии. Каждая питательная линия должна иметь пропускную способность, необходимую для обеспечения номинальной производительности котла с учетом расхода воды на продувку. Допускается одна пи­ тательная линия между регулятором питания и котлом.

Двойные питательные магистрали (рис. 68) получили распро­ странение в котельных среднего давления с барабанными котлами.

Все магистрали — всасывающие и нагнетательные линии пи­ тательных насосов, питательные линии котлов и отводы от них к котлам, выполнены двойными. В работе находятся обычно обе ма­ гистрали. Одна из них может быть отключена без нарушения нор­ мального ритма питания котлов.

Главные паропроводы для подачи свежего пара от котлов к по­ требителям могут быть выполнены по различным схемам.

По схеме с одинарной.сборной магистралью (рис. 69) все кот­ лы и потребители пара присоединяются к общему паропроводу. На общем паропроводе обязательно устанавливают разделительные задвижки, которые позволяют отключать поврежденный участок,

129

ö

■п n

Ft ~F £± Ь

питательной воды к редукционно-охладительной установке

присоединенные к нему котлы и потребителей пара. Наиболее от­ ветственные потребители могут быть присоединены к двум частям магистрального трубопровода, разделенного задвижками. Эта схе­ ма получила распространение в производственно-отопительных ко­ тельных низкого давления.

f l П f

тг

1

5

Рис. 69. Схема паропровода с одинарной сборной магистралью:

По схеме с двойной сборной магистралью (рис. 70) — каждые котел и ответственный потребитель пара присоединяются к двум магистральным паропроводам котельной. Обычно оба паропровода находятся в работе, причем имеется возможность быстро отклю­

131