Автоматизированные котельные установки

Судовые котельные агрегаты предназначаются для снабжения энергетической установки судна паром заданных параметров при широком диапазоне изменения нагрузки. Задача автоматизации судовой котельной установки заключается в обеспечении нормальной работы установки и защите ее при отклонении регулируемых величин сверх допустимых пределов
Рабочий процесс котлоагрегата в общем случае характеризуется четырьмя регулируемыми величинами:

уровнем воды, температуры перегретого пара, давлением пара и коэффициентом избытка воздуха.

Котлоагрегаты типа КВА. Вспомогатель­ные судовые паровые газотрубные агрегаты служат для обеспечения собственных нужд судна насыщенным паром. Котлоагрегаты вы­пускаются с индексами КВА 0,25/3-М, КВА 0,4/3, КВА 0,63/5, КВА 1,0/5-М, КВА 1,6/5. В индексе котлоагрегата, например КВА 0,25/3-М, число 0.25 означает паропроизводи- тельность 250 кг/ч, число 3 — номинальное рабочее давление пара 3 кгс/см². буква М — модернизированный.

Электрооборудование питается перемен­ным трехфазным током напряжением 220 или 380 В. Потребляемая мощность для кот­лов вышеприведенного ряда составляет, кВт: 2,5; 4,0; 5,15; 8,00; 10,5.

Принцип действия одинаков для всех модификаций котлоагрегатов. Дизельное топ­ливо подается насосом к форсунке и в рас­пыленном виде перемешивается с воздухом, поступающим в топку от вентилятора. В про­цессе сгорания топлива нагревается вода, находящаяся в барабане котла, и происхо­дит парообразование. Пар от котла поступает к потребителю через парозаборную трубу.

Система автоматического управления и защиты обеспечивает управление горением топлива, поддержание значений давления пара и уровня воды в котле в заданных пре­делах, а также прекращение горения в топке и включение АПС при предельных давлении пара, нижнем и верхнем уровнях питатель­ной воды, обрыве факела и не воспламене­нии топлива.

Электрическая схема автоматического управления и защиты представлена на рис. 11.

Автоматическое управление. Пуск котлоагрегата осуществляется установ­кой главного выключателя SB1, автомати­ческих выключателей QA1, QA2 и тумблера ST3 в положение «Включено», а тумблеров ST1, ST2 в положение «Автомат».

Если давление пара в котле равно нижне­му значению рабочего давления, контакт РДН реле давления замыкается в цепи ка­тушки реле K1, которая получает питание по цепи: положительный полюс стабилиза­тора напряжения, контакты К7, ST1, РДН, диод V7, катушка К1, отрицательный полюс стабилизатора. Реле срабатывает, одним кон­тактом К1 самоблокируется, а другим вклю­чает питание катушки магнитного пускателя КП1 электродвигателя вентилятора M1. На­чинается продувка топки котла воздухом. Одновременно с реле К1 получает питание реле К6, контакт которого замыкается в цепи трансформатора зажигания ТЗ, подготавли­вая ее к работе.

При срабатывании реле K1, К6 их размы­кающие контакты размыкаются, снимая по­ложительный потенциал с базы транзистора VT1 реле времени, которое начинает отработ­ку выдержки времени. Принцип действия по­лупроводниковых реле времени и фотореле рассмотрен при описании схемы котлоагре­гата КОАВ-63.

Через 15±2 с срабатывает реле К2, кон­такты которого включаются о цепи катушки реле КЗ и цепях аварийно-предупредитель­ной сигнализации по уровню воды в котле. Замыкающий контакт реле КЗ включается в цепи питания катушки реле К4, подающего напряжение на электромагнитный клапан YV и трансформатор ТЗ. В топку подается топливовоздушная смесь, которая поджига­ется электроискровым способом.

Пламя в топке освещает фоторезистор В. что приводит к срабатыванию реле К5, от­ключению реле К6 и трансформатора зажи­гания. В процессе горения топлива происхо­дит нагрев воды и образование пара в котле.

Управление подачей в котел топлива и воз­духа осуществляется на котлоагрегатах КВА 1.0/5-М и КВА 1.6/5 с помощью регулятора давления пара РДП-5А-АО гидравлического типа при нагрузках 25—100% и двухпози­ционного реле давления РДК-57. При нагруз­ках менее 25 % на котлоагрегатах КВА 0,25/3-М, КВА 0,4/3 и КВА 0.63/5 при всех режимах нагрузки управление процессом го­рения производится реле давления РДК-57.

При достижении давлением пера верхне­го рабочего значения контакт реле РДВ раз­мыкается в цепи катушки реле К4, которое своими контактами отключает цепь питания катушки электромагнитного клапана YV. Прекращается подача топлива в топку, факел гаснет, фоторезистор В затемняется, реле К5 отключается. Размыкающий контакт реле К5 замыкается в цепи катушки реле К6, кото­рое своим размыкающим контактом снимает положительный потенциал с базы транзисто­ра VT1 реле времени, включая его в работу.

Через 15± 2с срабатывает реле К2 и своим контактом К2 замыкает цепь питания реле КЗ. Размыкающий контакт КЗ размыкается в цепи катушки реле K1, которое своим замы­кающим контактом отключает питание ка­тушки магнитного пускателя КП1, что при­водит к остановке электродвигателя венти­лятора и топливного насоса.

По мере расхода пара давление в котле понизится, и при замыкании контакта реле давления РДН произойдет включение котлоагрегата, аналогично пусковой схеме.

Котлоагрегаты КВА 0,25/3-М, КВА 0,4/3 и КВА 0,63/5 заполняются питательной водой при помощи насоса с электродвигателем М2, который при автоматической работе управ­ляется дистанционным указателем уровня ДУУМ-III с контактами PHУ (реле нижнего уровня) и РВУ (реле верхнего уровня). Маг­нитный пускатель насоса КП2 включается при снижении уровня воды до нижнего ра­бочего значения при замыкании контакта PHУ и отключается при верхнем рабочем уровне воды, когда контакт РВУ размыка­ется.

Питанием водой котлоагрегатов КВА 1,0/5-М и КВА 1,6/5 управляет регуля­тор питания ОРП-20-IIМ гидравлического типа, который здесь не рассматривается.

Автоматическая защита. В случае создания в котле предельного давле­ния пара контакт реле предельного давления ПДП замыкается в цепи катушки реле К10.

Реле К10 самоблокируется, включает сиг­нальную лампу Н3 «Предельное давление пара» и реле К7, которое встает на самобло­кировку, включает звуковую Н и дистанцион­ную световую и звуковую сигнализацию и размыкает цепь реле К4. Процесс остановки котлоагрегата происходит так же, как при верхнем пределе рабочего давления пара.

Если уровень питательной воды достигает нижнего или верхнего предельных значений, контакты дистанционного указателя уровня ДУУМ-III, ПНУ и ПВУ схемы зашиты пере­ключаются на замыкание в цепях сигналь­ных ламп Н2«Предельный нижний уровень»,

Н1«Предельный уровень» и катушек реле К9, К8 и разрывают цепь подачи положи­тельного потенциала на вход реле времени. Поэтому реле К9, К8 срабатывают лишь в случае замыкания контактов реле К2 через 15±2 с, что предотвращает ложные сраба­тывания реле К9, К8 при качке судна.

Если сигнал не ложный, контакты реле К9, К8 замыкаются в цепях самоблокировки реле, катушки реле К7 и размыкаются в цепи сигнальной лампы «Нормальный уровень», устанавливаемой на дистанционном пульте.

Реле К7 включает световую и звуковую сиг­нализацию Н и отключает реле К4, что при­водит к отключению электромагнитного кла­пана YV и остановке котлоагрегата, так же как при автоматическом управлении.

При погасании факела во время работы котла фоторезистор В затемняется и реле К5 отключается, включая своим размыкающим контактом реле К7. Реле самоблокируется, включает сигнализацию Н, НД и отключает реле К4. Работа котла прекращается.

Для отключения сигнализатора Н служит тумблер ST3. Лампа Н7 сигнализирует о сня­тии звукового сигнала.

Управление вручную. При поло­жении переключателей SТ1, ST2 «Вручную» - котлоагрегат включается в работу и отклю­чается с помощью кнопок SП1, SC1 и SП2, SC2, управляющих соответственно электро­двигателями M1, М2, и кнопки S3, включаю­щей трансформатор зажигания. При напря­жении сети 380 В схема управления питается через трансформатор ТП1.