Защиты котельных агрегатов

К наиболее важным защитам котельных агрегатов барабанного типа относятся защиты, действующие при отклонении уровня в барабане до верхнего или нижнего допустимого предела, т. е. при перепитке котла водой или при упуске уровня. На прямоточных котлах большее значение имеет защита при прекращении подачи пита­тельной воды по любой из магистралей котла при по­вышении или понижении давления перед задвижкой, встроенной в тракт котла, и при разрыве труб водяного экономайзера или нижней радиационной части.

Важное значение имеет для котлов всех типов защита при погасании пылевого факела в топке, при отключении всех дутьевых вентиляторов или дымососов; при недопустимом повышении или понижении температуры свежего пара; при повышении температуры вторичного пара до верхнего установленного предела; при падении давления жидкого или газообразного топлива перед котлом, работающим на мазуте или газе; при прекращении расхода пара через промежуточный пароперегреватель.

Перечисленные защиты обычно действуют на останов котла, а в некоторых случаях - на снижение его нагрузки. Кроме них применяются еще защиты, выполняющие местные операции по котлу: включают мазутные форсунки при потускнении факела в топке; подают охлаждающую воду на аварийный впрыск при повышении температуры перегрева вторичного пара до первого установленного предела; сбрасывают воду из барабана котла при повышении уровня до первого предела; включают аварийный сброс из прямоточного котла при повышении влажности среды за переходной зоной.

На рис. 6-2,апоказана схема действия защит, останавливающих барабанный котел. Сплошными линиями изображено действие защит, закрывающих или отключающих какое-либо устройство. Пунктирные стрелки обозначают открытие или включение устройства. При снижении температуры ядра пылевого факела (потускнение факела) фотосопротивления Ф₁ и Ф₂ с выдержкой времени порядка 3 сек (обозначенной индексом) подают команду на включение мазутных форсунок, а на щит подается световой сигнал. После восстановления пылевого факела мазутные форсунки отключаются дистанционно или автоматически. Если, несмотря на команду на включение мазутных форсунок яркость пылевого факела не восстановится и факел погаснет, по истечении 8 - 9 сек устройство подает команду на останов котла. Для повышения надежности необходимо, чтобы были поданы сигналы от обоих фотосопротивлений, что изображается на схеме индексом «И».

Защита при повышении уровня воды в барабане котла имеет две ступени срабатывания и, кроме того, при первоначальном повышении или понижении уровня подает световой или звуковой сигнал. При достижении 1-го установленного предела повышения уровня открываются две установленные последовательно задвижки на линии аварийного слива из барабана. В случае восстанов­ления нормального уровня задвижки закрываются. Защиты, действующие на останов котла при повышении уровня до второго установленного предела или понижении уровня, включены по схеме «два из трех» (или по схеме с последовательным включением контактов). Для автоматического отключения котла необходимо, чтобы сработали два любых из имеющихся приборов (индекс «И»).

Рис. 6-2. Схема защит, действующих на отключение котла.

А - для барабанных котлов

б - для прямоточный котлов

Отключение одного из двух дутьевых вентиляторов или дымососов приводит к снижению нагрузки котла. Остановка обоих механизмов вызывает остановку котла. Отключение одного из вентиляторов первичного воздуха вызывает снижение нагрузки, а при остановке обоих котел переводится в растопочный режим или останавливается в зависимости от расположения контактных накладок в электрической схеме защиты.

На рис. 6-2,б показана схема защиты прямоточного котла. Падение давления р газа или мазута с предупреждением о том, что задвижка на топливопроводе перед котлом автоматически закрылась, приводит к отключению котла. Сигнал о прекращении подачи питательной воды Q, поданный от двух приборов, включенных по схеме «два из трех» или с последовательным включением контактов, действует на отключение котла с выдержкой времени Dt. Повышение температуры за нижней радиационной частью котла, измеренной двумя термопарами, включенными по последовательной схеме, приводит к отключению котла без выдержки времени. Снижение температуры за средней радиационной частью котла, измеренной одной из двух установленных на котле термопар, приводит к открытию задвижки на линии аварийного сброса среды из водопарового тракта котла. Повышение или понижение давления перед встроенной задвижкой приводит к отключению котла без выдержки времени. Давление измеряется двумя электроконтактными манометрами типа ЭКМ. Контакты защиты при повышении давления включены параллельно, а защита при понижении давления имеет последовательно вклю­ченные контакты. В многопиточных котлах защитой снабжается каждый тракт.

Для защиты при потускнении и погасании пылевого факела применяются автоматы включения мазутных форсунок типа АЗК. Схема питается постоянным током 220 в (рис. 6-3). Яркость свечения пламени в топке измеряется двумя фотосопротивлениями Ф₁ и Ф₂типа ФС-К2. При уменьшении яркости свечения фототок в цепях обмоток про­межуточных реле 1РП—3РП уменьшается. Схема настраивается переменными сопротивлениями R₁ и R₂ так, что при потускнении факела срабатывает только реле 1РП, при этом происходит замыкание его контактов и катушка реле времени 1РВ включается под напряже­ние. По прошествии 2—3 сек, что необходимо для исключения влияния пульсации факела, включается контактор 1К, подающий питание к электромагнитным при­водам клапанов форсунок. При погасании пылевого факела в топке фототок резко снизится, срабатывают промежуточные реле 1РП—ЗРП и реле времени 1РВ и 2РВ. Если факел не восстановится, то по истечении 8-9 сек реле 2РВ включит промреле 6РП, подающее сигнал на остановку котла и одновременно отключающее мазутные форсунки. Чтобы снизить опасность ложных отключений котла, схема выполнена с подтверждением о потускнении факела от обоих фотосопротивлений, поэтому при случайном загрязнении тубуса любого изме­рителя отключения не произойдет.

Рис. 6-3. Электрическая схема автомата подхвата факела типа АЗК-4.

Сигнал на понижение или повышение уровня воды в барабане котла подается от электронных приборов тала ДПР или ДСР (показывающих или самопишущих), работающих в комплекте с мембранными дифманометрами типа ДМ. Большое значение имеет правильное измерение уровня. Обычно применяемые для подключения дифманометра сосуды (рис. 6-4,а) дают при изменении большую ошибку за счет разности удельных весов воды, заполняющей сами сосуды и соединительные трубки.

Лучшие результаты дают усовершенствованные сосуды, показанные на рис. 6-4,б.

Обозначив через g₁ g₂ g₃ удельные веса воды в разных местах устройства, согласно рисунку можно написать:

H=g1L1+g2L2-g3H3-gn(I-H)

где h - показания дифманометра; L₁, L₂, L₃ и H -соответствующие размеры, показанные на рисунке.

Удельный вес g₂ обеих соединительных трубках можно считать одинаковым. Пренебрегая удельным весом пара по сравнению с весом воды, примем _n(l-h)=0 Тогда для максимального повышения точности измерения необходимо выдержать равенство размеров L₁=H.

Рис. 6-4. Устройства для измерения уровня в барабане котла.

Изображенный на рис. 6-4,б усовершенствованный сосуд применяется для устранения погрешностей, возникающих при отклонении от нормы давления в барабане котла, например во время растопки или при работе турбины с переменным давлением. Подобными сосудами комплектуются не только устройства защиты котлов при отклонении уровня, но и автоматические регуляторы питания барабанных котлов. Каждый из датчиков защиты по уровню должен быть подключен к самостоятельному сосуду и соединен с барабаном независимо от других датчиков.

На рис. 6-5 показана схема действия блокировок при остановке котлов разного типа. Для отключения котла, работающего на пылевидном топливе, защита, рассчитанная на выполнение этой операции, дает через свою электрическую схему параллельную команду на отключение дутьевых вентиляторов и топливоподающих устройств (питателей пыли). На котлах, сжигающих жидкое или газообразное топливо, защита воздействует на закрытие быстродействующих запорных и регулирующих топливных клапанов перед котлом, оставляя дутьевые вентиляторы в работе (если блокировка не останавливает дымососы). Дальнейшие действия осуществляются по блокировке. При этом помимо отключения двига­телей механизмов выполняются следующие операции.

На котлах всех типов закрываются главные парозапорные задвижки. Закрываются запорные задвижки и клапаны регуляторов на основной и байпасных линиях питательной воды перед котлом. На барабанных котлах эта операция выполняется только при упуске уровня или перепитке котла. Закрываются задвижки на «холодной» и «горячей» линиях по обе стороны промперегревателя и задвижка на линии аварийного впрыска в промперегреватель. При отключении защитой дутьевых вентиляторов на котлах, работающих на пылевидном топливе, блокировка закрывает задвижки на подаче мазута к форсункам и вводит запрет на их открытие. На барабанных котлах закрываются задвижки на линиях впрыска «собственного» конденсата или питательной воды к впрыскивающим пароохладителям первичного пара и открывается задвижка на лини продувки пароперегревателя.

Рис. 6-5. Схема действия защитных и блокировочных устройств

При останове котла.

Современные блочные установки оборудуются импульсно-предохранительными устройствами, заменившими грузовые предохранительные клапаны прямого действия, долгое время применявшиеся на котлах относительно небольшой производительности. Схема импульсно-предохранительного устройства показана на рис. 6-6. При нормальном давлении пара в коллекторе импульсный клапан 1 закрыт грузом 2 и не пропускает пар из коллектора. Давление по обе стороны поршня 3 сервомотора главного предохранительного клапана равно атмосферному и клапан 4 прижат к седлу давлением пара.

Повышение давления пара в коллекторе до предела настройки положения груза 2 на рычаге приводит к открытию импульсного клапана 1, перепускающего пар в пространство над поршнем 3 сервомотора. Давление на поршень сравняется с давлением в коллекторе, вследствие чего главный клапан 4 открывается и выпускает пар в атмосферу. При снижении давления клапан автоматически закрывается. Удар при посадке главного клапана демпфируется за счет сжатия пара, оставшегося в цилиндре сервомотора, и перетекания воды, заполяющей полости демпферного устройства 5. Для увеличения на­дежности работы устройства снабжено электромагнитами ЭО и ЭЗ, которые ставятся под напряжение при замыкании контактов манометров типа ЭКМ. Замкнутое положение концевых выключателей электромагнитов сигнализируется горением ламп.

Рис. 6-6. Импульсное предохранительное устройство