Определение возможностей оптимизации элементов системы автоматики для поддержания уровня воды в барабане парогенератора

Для безопасной и экономичной работы в котельных внедряют системы автоматизации, с помощью которых контролируют давление, температуру, уровень воды в разных технологических процессах. В статье рассмотрим необходимое для этого оборудование.

Котельная − это опасный производственный объект, который с помощью установленного оборудования осуществляет нагрев теплоносителя, например, воды для последующего его использования в отопительных системах промышленного и гражданского назначения.

Для безопасного функционирования этих систем нужно поддерживать на расчетном уровне технологические параметры: давление в котле и трубопроводах, температуру воды на всех стадиях пароводяного процесса, уровень воды в технологических емкостях.

В данной работе будет рассмотрена возможность оптимизации системы автоматики для поддержания уровня воды в барабане парогенератора.

1 Описание технологического процесса

1.1 Технологический процесс

Барабан стационарного котла – элемент стационарного котла, предназначенный для сбора и раздачи питательной воды, для отделения пара от воды, очистки пара, обеспечения запаса воды в котле (Рисунок 1.1).

К барабану котла присоединяются кипятильные и опускные трубы, питательные трубы, предохранительные устройства и контрольно-измерительные приборы. Внутри барабана котла размещаются сепарационные устройства.

1 – Питательный насос; 2 – Экономайзер; 3 – Подъемные трубы;

4 – Опускные трубы; 5 – Барабан; 6 – Пароперегреватель; 7 – Пар в турбину;

8 – Циркуляционный насос.

Барабаны котлов изготовляют из листовой котельной стали толщиной от 13 до 40 мм (в зависимости от давления пара) имеет диаметр до 1000 мм со штампованными днищами и лазом. Внутреннюю часть объема барабана котла, при работе всегда заполненную водой до определенного уровня, называют водяным объемом, а заполненную паром при работе котла – паровым объемом.

Паровой объем необходим для сбора пара, образующегося в кипятильных трубах. Поверхность кипящей воды в барабане котла, отделяющая водяной объем от парового, называется зеркалом испарения, которое должно находиться между отметками низшего и высшего уровня воды в котле. Уровень воды, заключенный в этом объеме, в процессе парообразования непрерывно изменяется как в сторону повышения, так и в сторону понижения, но в пределах, установленных отметками уровня воды, что позволяет машинисту котла регулировать работу котла. Поверхность стенок котла, омываемая с внутренней стороны водой или паром, а с наружной – газами, называется поверхностью нагрева, поверхность нагрева измеряется в квадратных метрах. Поверхность нагрева определяют обычно со стороны, обогреваемой газами.

Барабан парового котла представляет собой толстостенный (до 90 - 110 мм) цилиндрический корпус 6 (Рисунок 1.2), заканчивающийся с обоих концов донышками выпуклой формы с установленными в них лазами. Основное назначение барабана, как отмечалось, состоит в разделении пароводяной смеси на пар и воду с раздельным их выводом по трубам 8, 13 соответственно к пароперегревателю или в опускные трубы контуров циркуляции. В барабане размещаются устройства, обеспечивающие требуемые движения пароводяной смеси, воды и пара и водный режим (например, труба 2 ввода фосфатов), прогрев барабана при пуске котла (трубы 12), а также сепарационные (разделительные) устройства.

Пароводяная смесь по трубам подводится к камере 5, из которой по патрубкам 4 распределяется в отдельные внутрибарабанные циклоны 3. Отделенная в циклонах вода стекает вниз и далее направляется к опускным трубам 13, перед которыми устанавливают успокоительную решетку 1, препятствующую захвату пара водой. Питательная вода из экономайзера поступает по трубе 10 и равномерно распределяется по дырчатой решетке 7, с которой потом стекает к опускным трубам.

1. Барабаны и сепарационные устройства паровых котлов. [сайт]. - 2023. URL: https://studopedia.ru/6_151572_barabani-i-separatsionnie-ustroystva-parovih-kotlov.html (дата обращения: 11.11.2023). - Текст : электронный.

2. Барабаны паровых котлов. [сайт]. - 2023. URL: https://geyz.ru/news/konstrukcija_barabanov_parovykh_kotlov/2016-01-29-818 (дата обращения: 11.11.2023). - Текст : электронный.

3. Тепловая схема паровой котельной. [сайт]. - 2023. URL: https://www.entroros.ru/obuchenie/ustroystvo-parovoy-kotelnoy/ (дата обращения: 11.11.2023). - Текст : электронный.

4. Датчики уровня воды в емкости: принцип работы и особенности выбора приборов. [сайт]. - 2023. URL:  https://uwtlevel.ru/document/datchiki-urovnya-vody-v-emkosti (дата обращения: 11.11.2023). - Текст : электронный.

5. NivoCapa® 8100 - Емкостной уровнемер. [сайт]. - 2023. URL: https://uwtlevel.ru/catalog/nivocapar-8100-emkostnoy-urovnemer (дата обращения: 11.11.2023). - Текст : электронный.

6. Сапфир-22ДУ преобразователь уровня буйковый (уровнемер). [сайт]. - 2023. URL: теплоприбор.рф/catalog/sapfir-22du/ (дата обращения: 11.11.2023). - Текст : электронный.

7. Поплавковый сигнализатор уровня жидкости. [сайт]. - 2023. URL: https://www.elemer.ru/catalog/urovnemery-signalizatory-urovnya-i-potoka/signalizatory-urovnya-i-potoka/elemer-spg/ (дата обращения: 11.11.2023). - Текст : электронный.

8. Клапаны подпиточные. [сайт]. - 2023. URL: https://sklad-tepla.ru/catalog/armatura_predokhranitelnaya/klapany_podpitochnye/#:~:text=Назначение%20клапана%20подпитки&text=Поддержание%20оптимального%20уровня%20давления%20.&text=Предотвращение%20коррозий%2С%20гидроударов%2С%20сбоев%2С%20узлов. (дата обращения: 11.11.2023). - Текст : электронный.

9. Электромагнит. клапан 2" (норм.откр.) 6 Вт CEME. [сайт]. - 2023. URL: https://stp62.ru/catalog/reguliruyushchaya_i_predokhranitelnaya_armatura/elektromagnitnye_klapany_servoprivoda_termostaty/161704/#desc (дата обращения: 11.11.2023). - Текст : электронный.

10. СОЛЕНОИДНЫЙ КЛАПАН (ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ) AR-DL-6E. [сайт]. - 2023. URL: https://www.kipspb.ru/catalog/klapan-elektromagnitnyj/element330137.php (дата обращения: 11.11.2023). - Текст : электронный.

11. Клапан электромагнитный SMART SG55334 DN15 G1/2" с ручным дублером. [сайт]. - 2023. URL: https://shop-watervalve.ru/59188/ (дата обращения: 11.11.2023). - Текст : электронный.