Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Машинист котельных

Автоматические и предохранительные устройства в газовых котельных


Автоматические и предохранительные устройства в газовых котельных

Автоматические устройства в котельных установках, работающих на газообразном топливе, разделяются на две группы разного назначения:

автоматические регулирующие приборы, предназначенные поддерживать на неизменном, заранее заданном уровне давление пара (в паровых котлах) и температуру горячей воды (в водогрейных котлах);

автоматические устройства безопасности, предназначенные обеспечивать безопасность сжигания газа и прекращать поступление газообразного топлива в топку при отсутствии в ней запального факела. Этим предотвращается возможность появления в топке опасной гремучей смеси газов и воздуха и образования взрыва газовоздушной смеси в топке или газоходах котла, а также проникновения газов в помещение котельной.

Рассмотрим устройство специальных простейших предохранительных приспособлений, применяемых в газовых котельных.

Рис. 1. Блок-кран

Блок-кран

Блок-кран представляет собой два обычных пробочных крана (3 — для газа, поступающего в основную газовую горелку, и 4 — для газа, поступающего в запальную газовую горелку), сблокированных (соединенных) металлической пластиной и кондуктором так, что кран невозможно открыть раньше крана (к запальной горелке), а при отключении газа нельзя закрыть кран раньше крана (к основной горелке). Такой порядок включения и выключения газа предохраняет от возможного взрыва газов в топке котла из-за появления в ней горючего топливного газа при отсутствии в топке огня от запальной горелки.

Конструктивно краны сблокированы следующим образом: на кондукторе посередине между рукоятками кранов на кронштейне установлен качающийся на оси кулачок, входящий своим выступом в углубление рукоятки и прижимающийся к рукоятке.

При включении газа сначала надо повернуть рукоятку и открыть кран для запальной горелки; при этом выступ кулачка б выйдет из углубления крана, что дает возможность повернуть рукоятку и открыть кран для газа, направляемого в основную газовую горелку. При выключении газа сначала следует повернуть рукоятку и закрыть кран (к основной газовой горелке), так как кулачок, откинутый в сторону рукоятки, мешает ее повороту, а следовательно, и закрытию крана (к запальной горелке). При закрытии крана кулачок своим выступом войдет в углубление рукоятки и даст возможность поворотом рукоятки закрыть кран (к запальной горелке).

Блок-автомат (автомат блокировки газа с воздухом)

Блок-автомат, устанавливаемый обязательно на газопроводе перед газовыми горелками с принудительной подачей воздуха (в соответствии с правилами Госгортехнад-зора СССР), предназначен для прекращения подачи газа в газовые горелки в случае прекращения или уменьшения по какой-либо причине подачи вентилятором воздуха (из-за аварийной остановки вентилятора, уменьшения создаваемого вентилятором давления воздуха ниже допустимого значения или по другим причинам).

На рис. 2 приведено устройство блокировки газа с воздухом (блока-автомата) типа КБ конструкции Ленгипроинжпроекта. Тарельчатый клапан 3 с мягким резиновым уплотнением штоком связан с мембраной, изготовленной из прорезиненной материи и закрепленной по краям между фланцами. Сверху на клапан давит груз, состоящий из металлических шайб разного размера. Вес груза принимается таким, чтобы обеспечить прекращение подачи газа к горелкам при уменьшении давления воздуха ниже заданного (минимального) значения;

При нормальной работе вентилятора воздух поступает из воздухопровода по импульсной трубке через штуцер под мембрану блока-автомата и, преодолевая суммарный вес клапана, штока, мембраны и груза, приподнимает клапан, открывая проход для газа в горелки. При остановке вентилятора или понижении давления воздуха ниже минимально допустимого значения клапан сядет на седло, в связи с чем прекратится поступление газа к горелкам. Штуцер предназначен для сообщения надмомбранного пространства со свечой с целью обеспечения свободного дыхания мембраны. Аварийный винт служит для подъема клапанов больших размеров после срабатывания автоматов нрп избыточном давлении газа более 3 кПа (300 мм вод. ст.).

Рис. 2. Блок-автомат

Автоматы блокировки газа с воздухом типа КБ, выпускаемые для газопроводов диаметром 50, 80, 100, 150 и 200 мм, рассчитываются на допустимое избыточное давление газа 10 кПа (0,1 кгс/см2) и избыточное давление воздуха 5 кПа (500 мм вод. ст.). Подача газа прекращается при падении избыточного давления воздуха под мембраной до 0,4 кПа (40 мм вод. ст.).

На рис. 3 показана схема воздухо- и газоснабжения горелок с принудительной подачей воздуха от вентилятора и применением блока-автомата.

Рис. 3. Схема воздухо- и газоснабжения горелок с принудительной подачей воздуха низкого давления:
1 — газопровод к котлу; 2 — блок-автомат; 3 — импульсная трубка блока-автомата; 4 — газовая задвижка; 5 — свеча; 6 — кран для проверки плотности задвижек; 7—газовый дифференциальный манометр; 8— воздушный дифференциальный манометр; 9 — газовая горелка; 10 — запальник; 11 — воздушная регулировочная задвижка; 12 — воздухопровод; 13 — вентилятор на давление 3—4 кПа (300— 400 мм вод. ст.)

Блок-автомат системы Мосгазпроекта включается в работу вручную. При подъеме его клапана при помощи ручки штока плунжерная муфта перекрывает отверстие, отсоединяя пространство под мембраной от атмосферы, и открывает отверстие для импульсного воздуха из воздухопровода вентилятора. Импульсный воздух через отверстие в плунжерной муфте поступает в подмембранное пространство, удерживая шток 4 и сидящий на нем клапан в поднятом положении; газообразное топливо направляется к газовым горелкам. При остановке вентилятора давление воздуха под мембраной уменьшается, и она под действием силы тяжести груза, штока и самой мембраны опускается. В этом случае клапан закрывает отверстие для газообразного топлива, поступление которого к горелкам прекращается.

Рис. 4. Блок-автомат системы Мосгаяпроекта

Термопредохранительный клапан

Термопредохранительный клапан, применяемый в отопительных котлах для водогрейных установок с диффузионными горелками, приостанавливает подачу газа в основную газовую горелку при внезапном прекращении поступи ления газа, при нарушении тяги и в других случаях, ведущих к погашению основной и запальной газовый горелок.

Термопредохранительный клапан состоит из регулирующего газового клапана, сидящего на штоке, и биметаллической пружины. Последняя в свою очередь состоит из двух прилегающих друг к другу пластин, изготовленных из разных металлов (или металлических сплавов) с различными коэффициентами линейного расширения при нагревании.

Если запальная горелка потухнет, биметаллическая пружина охладится и ее верхний свободный конец, изготовленный из металла (или металлического сплава) с большим коэффициентом линейного расширения,

разогнется кверху и приподнимет шток с сидящим на нем клапаном, прижав его к седлу, и этим закроет доступ газа к основной горелке. И, наоборот, при пуске и нормальной работе запальной горелки 5 верхний свободный конец биметаллической пружины прогибается внутрь и опускает шток и клапан, открывая доступ газа к основной газовой горелке.

Термоэлектрический предохранительный клапан

Термоэлектрический предохранительный клапан, применяемый в качестве датчика в системе автоматики безопасности, состоит из термопары и электромагнитного клапана и является в отличие от термопредохранительного клапана быстродействующим прибором по прекращению подачи газа к газовым горелкам при внезапном прекращении горения газа в топке и, кроме того, препятствует зажиганию основной и запальной горелок до зажигания газовой горелки термопары.

Рис. 5. Термопредохранительный клапан

Горячий спай термопары в нормальных условиях работы горелок нагревается от горелки. Холодные концы термопары подключены к обмотке электромагнита, выполненного в виде опрокинутой буквы П. В замкнутой цепи термопары возникает электрический ток, и в результате обмотка с сердечником превращается в электромагнит, который притягивает к себе металлический пластинку-якорь, сидящий на штоке. Вместе со штоком опускается нижняя тарелка двухседельного клапана, л газ начинает поступать нз газопровода в горелку термопары и в запальную горелку.

Рис. 6. Термоэлектрический предохранительный клапан

Если потухнет пламя горелки термопары, то понизится температура горячего спая, а следовательно, уменьшится сила электрического тока в замкнутой цепи термопары, и электромагнит перестанет притягивать якорь. Под действием пружины якорь поднимется. При помощи пружины двухседельный клапан тоже поднимется, а его нижняя тарелка прижмется к седлу и закроет проход газа к обеим горелкам.

Для пуска горелок в работу следует нажать на пусковую кнопку и, преодолев сопротивление пружины, опустить шток и сидящий на нем клапан. Верхняя тарелка клапана сядет на седло и закроет доступ газа в горелку, а нижняя тарелка, опустившись, откроет доступ газа в горелку термопары. Затем зажигают горелку, термопара создаст необходимую электродвижущую силу для удержания якоря (а вместе с ним и клапана) в положении, при котором газ будет поступать в обе горелки.

В некоторых конструкциях горелка термопары одновременно является и запальной горелкой, а вместо запальной горелки устанавливается основная газовая горелка.

Если термоэлектрический предохранительный клапан служит датчиком в системе автоматики безопасности, то он при помощи связанного с ним специального отсекатель-ного клапана (клапана-отсекателя) приостанавливает подачу газа в основную газовую горелку при прекращении подачи газа к горелкам.

В системах автоматики ЛНИИ АКХ, «Электрический кочегар» и других применяется электрическая блокировка, основанная на электропроводимости пламени. Между двумя электродами, внесенными в пламя, будет проходить электрический ток, усиливаемый в электронном усилителе. Такой усиленный ток поднимает соленоидный клапан, установленный перед газовой горелкой, и удерживает его открытым, для пропуска газа из газопровода к горелке.,

При погасании пламени или его отрыве от горелки электрическая цепь размыкается, и соленоидный клапан садится на седло, закрывая доступ газа к горелке.

В системе автоматики, разработанной Ф. Ф. Казанцевым (ПМАВ-ИС Мосгазпроекта), запальную горелку со встроенной в нее термопарой устанавливают между двумя основными горелками для их зажигания. Если пламя гаснет, термопара в запальной горелке охлаждается, развиваемая ею электродвижущая сила уменьшается; в результате падает якорь электромагнитного клапана и прекращается поступление газа к горелкам.

Отсекающий клапан (клапан-отсекатель)

Клапан-отсекатель, устанавливаемый на газопровода перед газовыми горелками, предназначен для прекращения (при понижении давления) и восстановления (при повышении давления) подачи газа к горелкам,

Клапан-отсекатель применяют в автоблокировке паровых и водогрейных секционных котлов (Стре-ля, Стребеля и других), оборудованных инжекционными газовыми горелками низкого давления. Он состоит из следующих элементов: корпуса с крышкой Г, кожаной мембраны, делящей внутреннее пространство клапана-отсекателя на две области (надмембранную а и подмембранную); тарелки клапана; патрубка, по которому в надмембранное пространство поступает импульсный газ из датчика терморегулятора, термоэлектрического регулятора или других приборов защитной автоматики; патрубка, по которому газ подводится от регулятора давления к клапану-отсекателю; патрубка, по которому газ отводится к основной газовой горелке.

Рис. 7. Клапан-отсекатель

Мембрана находится одновременно под давлением импульсного газа (сверху) и газа из газопровода (снизу). Если оба эти давления равны, то мембрана под действием собственного веса и веса тарелки опустится на кольцевое гнездо стакана и этим закроет выход газа в патрубок к газовым горелкам. Питание горелок становится возможным лишь тогда, когда давление имульсного газа упадет настолько, что мембрана 8 поднимется с кольцевого гнезда стакана и откроет проход газа в патрубок (при давлении газа снизу, превышающем сумму давления импульсного газа сверху и давления, определяемого весом мембраны и тарелки), оленоидный электромагнитный клапан

Соленоидный клапан предназначен для автоматического отключения подачи газа к горелкам котла в случаях остановки циркуляционных насосов, подающих воду в котел, повышения температуры воды в котле, а также в случае уменьшения тяги (при получении об этом соответствующего электрического импульса).

Соленоидный клапан состоит из корпуса, клапана с мягким уплотнением, укрепленного на клапане штока со стальным сердечником, верхний конец которого окружен электромагнитной катушкой из витков изолированной медной проволоки. На опорном кольце расположена текстолитовая панель с клеммами, через которые источник переменного тока подключен к выходным концам катушки. При поступлении тока к клеммам катушки (т. е. при замыкании электрической цепи) вокруг сердечника образуется магнитное поле, под действием которого сердечник вместе с клапаном поднимается, и газ получает возможность свободно проходить через корпус клапана к горелкам котла.

При остановке циркуляционных насосов, повышении температуры в котле, а также при уменьшении тяги прекращается поступление тока к клеммам катушки клапана, размыкается электрическая цепь и исчезает магнитное поле, удерживающее сердечник в поднятом состоянии; в результате клапан падает на седло, отсекая подачу газа.

Соленоидный электромагнитный клапан можно дополнительно оборудовать световой и звуковой сигнализацией,, привлекающей внимание обслуживающего персонала и, оповещающей его об аварийной остановке котла.

Рис. 8. Соленоидный электромагнитный клапан

Для подачи звукового или светового сигнала при падении давления газа ниже допустимого значения применяют сигнализаторы падения давления типа СПДМ — для газа низкого давления и сигнализаторы типа СПДС — для газа среднего давления. Их также используют в качестве датчиков исполнительных механизмов, прекращающих подачу газа к горелкам при снижении давления ниже заданного предельного значения.

Регулятор температур (терморегуляторы)

Регулятор температур устанавливают на водогрейных котлах Стреля и Стребеля. В латунной трубке закреплен инваровый стержень. При изменении температуры регулируемой среды (в данном случае горячей воды в водогрейном котле) происходит удлинение (при повышении ее температуры) и сокращение (при понижении ее температуры) латунной трубки, а также соответствующее перемещение инварового стержня в связи с тем, что коэффициент теплового удлинения у инвара (сплава 63—65% железа и 37—35% никеля) пример-но в 10 раз меньше, чем у латуни.

Рис. 9. Терморегулятор

В результате перемещения инварового стержня через систему рычагов, связанных с пружиной, клапан, находящийся под действием пружины, из одного крайнего положения перейдет в другое. Когда клапан будет находиться в левом крайнем положении (при температуре горячей воды больше установленной), импульсный газ из трубки может попасть в трубку и отсюда поступить в надмембранное пространство клапана-отсекателя; этим прекращается поступление газа в основную горелку котла. При понижении температуры в котле ниже установленной клапан, преодолевая натяжение пружины, переходит в правое крайнее положение, при этом выход для импульсного газа в трубку закрывается и импульсный газ в надмембранное пространство клапана не поступает. В результате этого газ начинает поступать из клапаиа-отсекателя в основную газовую горелку котла.

Рис. 10. Терморегулятор типа РПД

При подвертывании инварового стержня регулятором настройки (ручкой указателя со шкалой) настраивают терморегулятор на температуру, которую желательно поддержать неизменной (обычно в пределах 40—95 °С).

Терморегулятор прямого действия типа РПД применяют для автоматического поддержания постоянной температуры воды на выходе из бойлера, устанавливаемого для ее нагревания паром из котла. Термопатрон регулятора, заполненный легкокипящей жидкостью, опускают в воду бойлера. При нагревании воды до заданной температуры жидкость в патроне закипает, и ее пары через капилляр оказывают давление на силь-фон и пружину. При их сжатии шгок и сидящий на нем двухседельиый регулирующий клапан опускаются, уменьшая отверстие для прохода пара в бойлер. Подача пара уменьшается, в результате этого вода в бойлере охлаждается, снижается давление паров легкокипящей жидкости в термопатроне и коробке сильфона, и пружина приподнимает шток клапана; а так как клапан находится в приподнятом состоянии, то увеличивается подача пара в бойлер.

Подтягиванием или ослаблением гайки б изменяется натяжение пружины, и благодаря этому устанавливается определенная температура воды в бойлере.

Для автоматического регулирования температуры воды, подогреваемой в водогрейных котлах, в зависимости от температуры наружного воздуха применяют регуляторы соотношения температур (РСТ), например регуляторы АГК-1 и АГК-2 Института использования газа АН УССР, используемые в системах автоматики этого института, а также фотоэлектрические регуляторы соотношения температур, применяемые в системах автоматики Мосгазпроек-та для паровых и водогрейных котлов и основанные на использовании фотосопротивлений.

Регуляторы давления пара

Регулятор давления пара поддерживает заданное давление пара в чугунных паровых котлах; его устанавливают вместо терморегулятора, применяемого в схемах регулирования работы водогрейных котлов,

Пар из котла, поступая в патрубок, оказывает снизу давление на эластичную кожаную мембрану, соединенную со штоком и клапаном, который прижимается к кольцевому седлу пружиной. Как только давление в котле превысит давление, соответствующее натяжению пружины, клапан поднимется с седла и откроет этим проход для импульсного газа из патрубка в патрубок и далее в надмембранное пространство клапана-отсека-теля. Натяжение пружины в соответствии с заданным давлением для регулирования может быть изменено при помощи регулировочного диска.

Рис. 11. Регулятор давления пара

В изображенном на рис. 12 регуляторе давление пара для более четкой работы па две позиции (полное открытие и полное закрытие) шток мембраны дополнительно снабжен стальными пластинами, поджимаемыми пружиной.

Одним из основных условий, обеспечивающих высококачественное сжигание газа в смесительных горелках с принудительной подачей воздуха, является постоянство соотношений между количеством газа и количеством воздуха, поступающего в горелку для его горения. Это постоянство соотношений газ — воздух поддерживается соответствующими регуляторами. К ним относятся мембранные регуляторы соотношения газ — воздух ИИГ прямого действия, применяемые в системе автоматики Института использования газа АН УССР для отопительных котлов, и пневмомеханические пропорционирующие регуляторы.

Рис. 177. Двухпозиционный регулятор давления пара:
1 — патрубок для пара на котле; 2 — мембрана; 3 — шток; 4 — седло клапана; 5 — выходной патрубок для импульсного газа; 6 — регулировочный диск; 7 — пружина; 8 — клапан; 9 — входной патрубок для импульсного газа; 10 — пружина для двухнозиционной регулировки, 11 — пластина





Похожие статьи:
Оказание первой помощи при отравлениях, ожогах и поражениях электрическим током

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Машинист котельных

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум