На початку розвитку машинної техніки агрегати обслуговувалися вручну. Удосконалення обладнання супроводжувало розвитку механізації процесів обслуговування. Фізична праця поступово замінювався управлінням механізмами і наглядом за його роботою. Механізація виробництва підготувала ґрунт до переходу до автоматизації технологічних процесів. Автоматичні регулятори окремих технологічних процесів відомі давно. У теплоенергетиці застосовуються автоматичні регулятори для підтримки на постійному, заданому значенні величин (параметрів), що характеризують протікання процесу. Протягом цього часу обов'язком обслуговуючого персоналу залишається лише за режимом роботи агрегатів і підтримці в працездатному стані автоматичних регуляторів. Стабілізуючі не вирішують задачу повної автоматизації обладнання. Для повного вирішення завдань автоматизації повинні застосовуватися і інші засоби, що взаємно доповнюють один одного:
Пристрої дистанційного керування - для ручного механізованого управління регулюючою та запірною арматурою, а також допоміжними механізмами агрегатів. Регулюючі органи регуляторів через перемикачі можуть бути підключені до регулятора або до ключу дистанційного керування.
Пристрої технологічного захисту - для зупинки обладнання чи зниження його навантаження при відхиленні від норми тих чи інших показників режиму роботи обладнання, тобто автоматизується ліквідація виникають аварійних ситуацій.
Автоматичне блокування - для забезпечення необхідної послідовності виконання операцій при перекладі обладнання в новий стан.
Автоматичне включення резерву - пристрої для включення резервного допоміжного обладнання в разі аварійної зупинки працюючого.
Пристрої автоматичного управління - для автоматичного керування агрегатами при перехідних процесах.
Технологічний контроль - для безперервного спостереження за перебігом технологічного процесу, записи параметрів процесу за часом на папері, для рахунку витрати різних речовин.
Сигналізація - для залучення уваги персоналу до тих ділянок в сфері обслуговування, де відбулися відхилення від нормального режиму. Сигнал подається включенням ламп, розташованих на спеціальних панелях сигналізації або мнемосхемах технологічного процесу. У відповідальних випадках світловий сигнал супроводжується включенням сирени або дзвінка. Звуковий сигнал може бути знятий оператором, а світловий зазвичай залишається включеним до повернення порушеного параметра до норми.
Комплексне застосування всіх засобів автоматизації в економічно доцільний обсязі характерно для останніх років розвитку енергетики.
Цей посібник призначений для навчання студентів енергетичних спеціальностей.
Автоматичне регулювання ХАРЧУВАННЯ барабани парових котлів
Автоматичні регулятори харчування котлів були першими регуляторами теплових процесів, які отримали практичне застосування в техніці.
Протягом багатьох років переклад на автоматичне управління харчування барабанних котлів становив основне завдання автоматизації теплових процесів. Велика увага, що приділялася вирішенню цього завдання, пояснюється необхідністю точного підтримки балансу між подачею в котел живильної води і витратою з нього пара. Навіть короткочасне перевищення подачі води в порівнянні з витратою пара може привести до аварійної перепітке котла і ввезенню води в пароперегрівач і далі, в паропроводи і турбіну. Зниження витрат води може призвести до порушення циркуляції в екранних і кіпятільних поверхнях котла і пережогу трубок, що становлять ці поверхні.
Ручне регулювання харчування вимагало великої уваги від чергового водосмотра і було пов'язане з необхідністю перебування його протягом всієї зміни на майданчику обслуговування, що знаходиться близько верхніх барабанів котла, де температура навколишнього середовища нерідко досягала 40-45 ° С, повітря було забруднене газами і золою, що вибиваються через нещільності топки і газоходів.
Особливо важкі були умови роботи водосмотров на потужних котлах високого тиску, що володіють великими швидкостями протікання технологічних процесів, обладнаних регулюючими клапанами великого перерізу, які вимагають для перестановки значних зусиль. Спостереження за рівнем по Водовказівна колонкам через слюдяні пластинки, які замінять на котлах високого тиску скло, було пов'язано з великим напруженням зору.
При автоматизації регулювання харчування барабанних котлів, крім основного завдання - переведення подачі живильної води на автоматичне управління, були вирішені найважливіші попутні завдання. Перш за все була забезпечена можливість надійного контролю над рівнем, що існують в верхньому барабані котла, з поста чергового машиніста, для чого були створені прості і надійні знижене покажчики і реєстратори рівня. Була освоєна також сигналізація досягнення рівнем верхнього і нижнього гранично допустимих положень. Надалі завдання була розширена освоєнням пристроїв автоматичного захисту, що відключає котел або здійснює деякі локальні операції при перепітке котла або упускаючи рівня до нижнього допустимого рівня.
Рішення завдання автоматизації харчування барабанних котлів дозволило електростанціям перейти на роботу без водосмотров. В даний час, переважна кількість котлів на районних електростанціях Радянського Союзу працюють без водосмотров. Вирішується останнє завдання автоматизації вузла харчування: автоматичного регулювання подачі води в котел під час розпалювання з холодного стану до досягнення нормальних параметрів пара і прийому котлом навантаження.
Властивості БАРАБАННОГО котла ЯК ОБ'ЄКТА РЕГУЛЮВАННЯ ХАРЧУВАННЯ
Як і в будь-якої ємності із змінним за часом припливом і стоком рідини, регульованим параметром для процесу харчування котла служить рівень в барабані. Однак, на цьому схожість котла з баком для води закінчується, так як в барабані котла існує рівень не рідкої речовини, а двофазного середовища, яку можна умовно розглядати як суміш, що складається з води, що знаходиться при температурі кипіння, відповідає тиску в котлі, і з бульбашок насиченої пари того ж тиску. Це особлива властивість котла як об'єкта регулювання харчування ускладнює його автоматизацію, як, втім, і ручне регулювання живлення котла водосмотром.
Для пояснення фізичної сутності процесу на рис. 1-1 зображений циркуляційний контур топкового екрану котла. Верхній барабан 1 з'єднаний з колектором 2 системою опускних труб 3, прокладених зовні обмурівки і не обігріваються топковим газами. З барабана в опускні труби потрапляє вода, що має температуру кипіння, але не містить пара. Всередині топки від колектора 2 до барабану прокладені екранні труби 4, що утворюють одну із секцій поверхні нагрівання котла.
Мал. 1-1. Схема, яка пояснює роботу циркуляційного контуру котла.
Розпечені гази і палаюче в топці полум'я передають своє тепло через стінки трубок знаходиться в них воді, завдяки чому в ній утворюються бульбашки пари, кількість яких тим більше, чим більше тепла перейшло від газів до води. Питома вага насиченої пари значно менше ваги води, нагрітої до кипіння і знаходиться при такому ж тиску. Завдяки цьому в конкурс виникає рушійна сила: пароводяна, суміш (емульсія), як більш легка, буде підніматися по екранним трубках в барабан котла. На її місце з барабана в колектор по опускним трубах буде рухатися вода, яка звільнилася від бульбашок пари. Пара з барабана надходить в пароперегрівач або в паропровід.
Таким чином, під рівнем в барабані котла знаходиться суміш, що складається з киплячої води і деякої кількості пара (пароводяна емульсія). В результаті виникає безперервний рух (циркуляція) цієї емульсії по контуру, необхідне для інтенсивного охолодження трубок і запобігання їх від перепалу. Порушення циркуляції, наприклад через зниження рівня в барабані до певної межі h, коли в опускні грубі разом з водою буде засмоктуватися пар з верхнього простору барабана, може привести до перегріву кіпятільних трубок і важкої аварії з котлом.
Зниження (скидання) парової навантаження без зміни витрати палива призведе до підвищення тиску в котлі, а отже, до зменшення вмісту пари в емульсії і різкого зниження рівня. У тому ж напрямку буде діяти зменшення витрат палива з метою встановлення нового рівноважного стану при зменшеній навантаженні.