Система автоматического управления режимом работы электродного парового котла Советский патент 1986 года по МПК F22B1/30 

Изобретение относится к энергетике, в частности к устройствам для получения пара в электрических котлах.

Цель изобретения - повышение надежности котла в работе.

На чертеже представлена принципиальная схема системы автоматического управления режимом работы электродного парового котла.

Котел содержит регулирующую камеру 1, расположенную в корпусе (не показан) и выполненную в виде полого цилиндра. В регулирующей камере 1 расположена паро- генерирующая камера 2, открытая снизу и имеющая общую крыщку с регулирующей камерой 1, у которой выполнено четыре цилиндрических отвода.

В первом верхнем отводе регулирующей камеры 1 установлен регулирующий клапан 3, который служит для регулирования давления в котле, и через который осуществляется продувка котла.

Регулирующий клапан 3 выполнен в виде предохранительного, причем сечение этого клапана достаточно для быстрого сброса не только пара, но и пароводяной смеси. Клапан имеет дренажный трубопровод (не показан) для отвода продувочной воды.

В верхней части парогенерирующей камеры 2 установлен пароразборный вентиль 4, а в нижней части установлены три парообразующих электрода 5. Электроды 5 расположены вертикально, расстояние между ними рассчитывается в зависимости от удельной проводимости воды и напряжения трехфазной электрической сети. Электроды 5 подключены к сети трехфазного переменного тока (О, А, В, С). Нижние концы электродов 5 расположены выще нижней кромки парогенерирующей камеры 2.

Во втором нижнем отводе регулирующей камеры 1 на уровне нижней кромки электродов 5 расположен датчик 6 удельной проводимости. Датчик 6 выполнен в виде цилиндрического электрода, у которого соот- нощение размеров длина - диаметр не более 3-5 (для улучшения естественной циркуляции воды, находящейся вблизи электродов) . Электрод с одного конца имеет герметический вывод, а другой его конец имеет сферическую форму.

В третьем цилиндрическом отводе регулирующей камеры 1, расположенном несколько выще верхних концов электродов 5, размещен электродный датчик 7 уровня.

К четвертому цилиндрическому отводу регулирующей камеры 1, расположенному между вторым и третьим отводами, подсоединена водопроводная магистраль 8,в которой установлены электромагнитный клапан 9 и обратный клапан 10, исключающий обратное протекание воды из котла в водопроводную магистраль 8 при снижении давления в последней.

.

5

is

25

30

40 50

5535

45

Электромагнитный клапан 9 представляет собой катущку и сердечник, механически связанный с запорным клапаном.

Блок 11 управления связан с трехфазной сетью переменного тока (О, А, В, С) датчиками 6 и 7 и катущкой электромагнитного клапана 9. Блок 11 управления содержит ключ 12, элемент 13 сравнения и три преобразователя 14-16 тока.

Первый преобразователь 15 тока служит для преобразования сигналов датчика 7 в ток и содержит два последовательно соединенных диода 17 и 18, точка соединения которых подключена к фазе А электрической сети через два последовательно соединенных резистора 19 и 20, точка соединения которых подсоединена к датчику 7.

Второй преобразователь 15 тока служит для преобразования сигналов датчика 6 в ток и содержит два последовательно соединенных диода 21 и 22, точка соединения которых подключена к фазе А электрической сети через первичную обмотку трансформатора 23, вторичная обмотка которого подсоединена к электроду датчика 6.

Третий преобразователь 16 тока служит для преобразования сетевого напряжения в ток и содержит два последовательно соединенных диода 24 и 25, точка соединения которых подключена к фазе А электрической сети через резистор 26.

Причем диоды 17 и 21 присоединены анодом к нулевой щине, диод 25 - катодом, диоды 18 и 22 подсоединены катодом к первому выводу элемента 13 сравнения и входу ключа 12, а диод 24 - анодом. Второй вывод элемента 13 сравнения подключен к нулевой щине и второму входу ключа 12.

Катущка электромагнитного клапана 9 включена между фазой А электрической сети и выходом ключа 12.

Корпус парового котла в целях безопасности заземлен.

В парогенерирующей камере 2 расположен механический сепаратор 27 пара. Котел снабжен теплообменником (не показан), который обеспечивает подогрев питательной воды за счет тепла продувочной воды.

Система работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда отсутствует напряжение в сети переменного тока, электромагнитный клапан 9 закрыт (катущка обесточена), и вода из магистрали 8 не поступает в котел. Пароразборный вентиль 4 открыт.

Сопротивление резисторов 19 и 20 выбрано намного меньще сопротивления резистора 26.

При подаче напряжения в электрическую сеть тока между электродами 5 нет, поскольку котел еще не заполнен водой. Не протекает ток и в цепях датчиков 6 и 7.

На выходе преобразователя 14 - положительный ток, на выходе преобразователя 16 - отрицательный ток, на выходе преобразователя 15 - небольшой по величине положительный ток холостого хода (так как вторичная обмотка трансформатора 23 разомкнута). Через конденсатор элемента 13 протекает суммарный ток преобразователей 14-16. Поскольку сопротивление резисторов 19 и 20 намного меньше сопротивления резистора 26, положительный ток преобразователя 14 больше отрицательного тока преобразователя 16. Конденсатор элемента 13 получает положительный потенциал относительно общей шины, который подается на вход ключа 12 и открывает его. По цепи: фаза А электрической сети - катушка электромагнитного клапана 9 - ключ 12 - нулевая шина протекает переменный ток. Электромагнитный клапан 9 срабатывает.

В котел через магистраль 8 поступает вода. Уровень ее повышается, между электродами 5 начинает протекать ток. Это приводит к нагреву и закипанию воды. Когда уровень воды достигнет электрода датчика 6, по цепи: электрод датчика 6 - вторичная обмотка трансформатора 23 - нулевая шина начинает протекать переменный ток. Появление этого тока приводит к увеличению тока (по сравнению с током холостого хода) в перви 1ной обмотке трансформатора 23. Суммируясь с током преобразователя 14, ток преобразователя 15 приводит к повышению положительного потенциала конденсатора элемента 13.

В котел продолжает поступать вода. Уровень ее повышается, и когда она достигнет уровня электрода датчика 7, ток будет протекать через датчик 7, по сигналу которого на выходе преобразователя 14 ток станет равным нулю.

Положительный ток преобразователя 15 меньше по абсолютной величине отрицательного тока преобразователя 16. В результате этого конденсатор элемента 13 перезарядится, что приведет ключ 12 в закрытое состояние.

Катушка электромагнитного клапана 9 обесточится, он закроется, и поступление воды из магистрали 8 прекратится. Поскольку в котле идет процесс парообразования, уровень воды через некоторое время понизится. При снижении уровня воды ниже электрода датчика 7 на выходе преобразователя 14 вновь появится положительный ток. Конденсатор элемента 13 вновь заряжается положительно, а ключ 12 открывается. Это приводит к включению электромагнитного клапана 9. Вода из магистрали 8 вновь поступает в котел. Уровень воды в котле повышается. Процесс повторяется.

При каждом поступлении в котел холодной воды добавляются соли, которые приводят к увеличению удельной проводимости воды, находяшейся в котле. По мере выпаривания воды удельная проводимость ее в котле повышается, следовательно, повышается положителы ый ток преобразователя 15. Когда удельная проводимость воды дости- с гает заданного значения, ток на выходе преобразователя 15 станет несколько больше тока на выходе преобразователя 16.

Поэтому при уменьшении до нуля тока преобразователя 14 (при уменьшении уровня воды ниже электрода датчика 7) не про изойдет перезарядка конденсатора элемента 13, следовательно, электромагнитный клапан 9 не отключится. В котел поступает воды больше, чем испаряется, поэтому вода, находящаяся в котле, с расчетным значе5 нием удельной проводимости будет разбавляться подпиточной водой с малой удельной проводимостью. В результате этого удельная проводимость воды будет в котле уменьшаться, следовательно, начнет уменьшаться ток на выходе преобразователя 15. Как толь0 ко этот ток станет меньше тока на выходе преобразователя 16, конденсатор элемента 13 зарядится отрицательно, ключ 12 закроется, закроется запорный клапан, и подпитка прекратится.

5 Поскольку в котел поступает избыточное количество воды, электрод датчика 7 уровня закрыт водой, и при дальнейшем выпаривании воды (увеличении удельной проводимости) положительный ток на выходе преобразователя 15 станет больше тока на

0 выходе преобразователя 16. Это приведет к повторному включению подпитки раньше того момента, когда уровень воды станет ниже электрода датчика 7 уровня. Снова начнется разбавление воды, и цикл работы котла повторяется. Таким образом, элек5 тродный паровой котел переходит с автоматической подпитки по минимальному уровню воды к автоматической подпитке по удельной проводимости, при этом котел входит в рабочий режим, в котором он может рабо0 тать сколь угодно долгое время.

В рабочем режиме обеспечивается номинальная паропроизводительность котла за счет соответствующего расчета размеров электродов 5. Кроме того, регулирование па- ропроизводительности котла и давления осу5 ществляется пароразборным вентилем 4.

При полностью открытом пароразборном вентиле 4, несмотря на номинальную паропроизводительность, давление ниже расчетного.

Для получения номинального давления прикрывается пароразборный вентиль 4, при этом увеличивается давление в парогенери- рующей камере 2 и в регулирующей камере 1. За счет передачи тепла через стенки парогенерирующей камеры 2 в регулирую5 щей камере 1 образуется насыщенный пар с давлением, соответствующим температуре воды в этой камере. За счет разности давлений в парогенерирующей камере 2 уро0

вень воды несколько ниже, чем в регулирующей камере 1.

При дальнейшем закрытии пароразборно- го вентиля, когда давление достигнет заданной величины, приоткрывается под действием давления регулирующий клапан 3. Часть насыщенного пара из регулирующей камеры уходит в теплообменник (не показан), за счет этого температура воды в регулирующей камере и давление пара будут устанавливаться на достигнутом уровне.

Разность давлений увеличивается, и уровень воды в парогенерирующей камере 2 уменьщается до тех нор, пока не начнут оголяться верхние концы электродов 5, в результате этого мощность и Парот1роизво- дительность котла начнут уменьшаться. Нарастание давления в камере прекратится и будет поддерживаться на заданном уровне.

В номинальном режиме по производительности и давлению пароразборный вентиль 4 открыт настолько, что уровень воды в парогенерирующей камере 2 совпадает с уровнем верхних концов электродов 5.

Если потребность в количестве пара меньше номинальной производительности котла, пароразборный вентиль 4 прикрывается. Давление при этом несколько увеличивается,

уровень ВОДЬ в парогенерирующей камере 2 понижается и устанавливается таким, чтобы генерировалось необходимое количество пара.

В процессе генерирования пара по сигналу датчика 6 происходит периодическая избыточная подпитка котла водой. Уровень воды в регулирующей камере I повышается, и когда он достигнет регулирующего клапана 3, начинается постепенный сброс воды через регулирующий клапан 3, т.е. продувка котла.

Если нар не требуется, то пароразборный вентиль 4 закрывается полностью, давление в регулирующей камере 1 несколько увеличивается, вода вытесняется из парогенерирующей камеры 2 в регулирующую ка0 меру 1. Излишки ее сливаются через регулирующий клапан 3. Уровень воды между электродами 5 и мощность снижаются до чрезвычайно малой величины.

Составитель В. Лазутов

Редактор Н ТупицаТехред И. Верес Корректор А. Зимокосов

Заказ 1934/25Тираж 398Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретеннй и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4