Система автоматического управления режимом работы электродного парового котла

(19) И 1) 5 Ъ1 РЕТ 1ффВВ 7 ЪОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) (57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГОУПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ РАБОТЫЭЛ ЕКТРОДНОГО ПАРОВОГО КОТЛА,снабженного регулирующей и расположенной в ней парогенерирующей камерами и системой электродов, подключенных к сетитрехфазного тока, содержашая датчик уровня воды, расположенный в регулирующейкамере, запорный клапан, установленный натрубопроводе подачи питательной воды в регулирующую камеру, и расположенные вверхней части камер регулирующий клапани пароразборный вентиль, отличающаясятем, что, с целью повышения надежностикотла в работе, она дополнительно снабжена датчиком удельной проводимости,расположенным в нижней части регулирующей камеры, и блоком управления, причемдатчики уровня и удельной проводимостиэлектродного типа, а блок управления содержит ключ, элемент сравнения, выполненный в виде конденсатора, и три преобразователя сигналов, каждый из которых имеет по два последовательно соединенных диода, один из них - два последовательно соединенных резистора, другой - трансформатор, а третий - резистор, при этом общие точки диодов всех преобразователей подключены к одной фазе сети трехфазного тока соответственно через два последовательно соединенных резистора, точка соединения которых подключена к электроду датчика уровня, через первичную обмотку трансформатора, вторичная обмотка которого подключена между нулевой шиной и датчиком удельной проводимости, и через резистор, причем один из диодов в первых двух преобразователях присоединен анодом к нулевой шине, в третьем преобразователе - катодом, а второй диод всех преобразователей подключен к первому выводу С элемента сравнения, второй вывод которого и вход ключа подсоединены к нулевой ши- Я не, запорный клапан выполнен в виде электромагнитного вентиля, подключенного межиай ду указанной фазой сети трехфазного тока М и выходом ключа, управляюШий вход кото. Я рого подключен к первому выводу элементасравнения.ОИзобретение 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 регулируюшую камеру 1, расположенную в корпусе (не показан) и выполненную в виде полого цилиндра. В регулируюшей камере 1 расположена парогенерируюшая камера 2, открытая снизу и имеющая обшую крышку с регулирующейкамерой 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.Регулируюший 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 (непоказан) для отвода продувочной воды.В верхней части парогенерируюшей камеры 2 установлен пароразборный вентиль 4,5 10 15 2025 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 выше нижней кромки парогенерирующей камеры 2.Во втором нижнем отводе регулируюшей камеры 1 на уровне нижней кромки электродов 5 расположен датчик 6 удельной проводимости. Датчик 6 выполнен в виде 40 цилиндрического электрода, у которого соотношение 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 выше верхних концов электродов 5, размешен электродный датчик 7 уровня.50К 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 5 обратное протекание воды из котла в водопроводную магистраль 8 при снижении давления в последней. Электромагнитный клапан 9 представляет собой катушку и сердечник, механическисвязанный с запорным клапаном.Блок 11 управления связан с трехфазнойсетью переменного тока (О,А, В, С) датчиками 6 и 7 и катушкой электромагнитногоклапана 9. Блок 11 управления содержитключ 12, элемент 13 сравнения и три преобразователя 14 - 16 тока.Первый преобразователь 15 тока служитдля преобразования сигналов датчика 7 вток и содержит два последовательно соединенных диода 1 и 18, точка соединения которых подключена к фазе А электрическойсети через два последовательно соединенныхрезистора 19 и 20, точка соединения которых подсоединена к датчику 7.Второй преобразователь 15 тока служитдля преобразования сигналов датчика 6 вток и содержит два последовательно соединенных диода 21 и 22, точка соединения которых подключена к фазе А электрическойсети через первичную обмотку трансформатора 23, вторичная обмотка которого подсоединена к электроду датчика 6.Третий преобразователь 16 тока служитдля преобразования сетевого напряжения вток и содержит два последовательно соединенных диода 24 и 25, точка соединения которых подключена к фазе А электрическойсети через резистор 26,Причем диоды 17 и 21 присоединены анодом к нулевой шине, диод 25 - катодом,диоды 18 и 22 подсоединены катодом к первому выводу элемента 13 сравнения и входуключа 12, а диод 24 - анодом. Второй вывод элемента 13 сравнения подключен к нулевой шине и второму входу ключа 12.Катушка электромагнитного клапана 9включена 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. Котелснабжен теплообменником (не показан),который обеспечивает подогрев питательнойводы за счет тепла продувочной воды,Система работает следующим образом.В исходном состоянии, когда отсутствуетнапряжение в сети переменного тока, электромагнитный клапан 9 закрыт (катушкаобесточена), и вода из магистрали 8 непоступает в котел. Пароразборный вентиль 4 открыт.Сопротивление резисторов 19 и 20 выбрано намного меньше сопротивления резистора 26.При подаче напряжения в электрическуюсеть 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 первичной обмотке трансформатора 23. Суммируясь с током преобразователя 14, ток преобразователя 15 приводит к 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 35 меньше по абсолютной величине отрицательного тока преобразователя 16. В результате этого конденсатор элемента 13 перезарядится, что приведет ключ 12 в закрытое состояние. 40 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, находящейся в котле. По мере выпа 45 50 55 повышению положительного потенциала конденсатора элемента 13. зоВ котел продолжает поступать вода. ривания воды удельная проводимость ее в котле повышается, следовательно, повышается положительный ток преобразователя 5. Когда удельная проводимость воды достигает заданного значения, ток на выходе преобразователя 15 станет несколько больше тока на выходе преобразователя 6.Поэтому при уменьшении до нуля тока преобразователя 14 (при уменьшении уровня воды ниже электрода датчика 7) не произойдет перезарядка конденсатора элемента 13, следовательно, электромагнитный клапан 9 не отключится. В котел поступает воды больше, чем испаряется, поэтому вода, находящаяся в котле, с расчетным значением 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 толь ко этот ток станет меньше тока на выходе преобразователя 16, конденсатор элемента 13 зарядится отрицательно, ключ 12 закроется, закроется запорный клапан, и подпитка прекратится.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 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, электродный 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 работать сколь угодно долгое время.В рабочем режиме обеспечивается номинальная паропроизводительность котла за счет соответствующего расчета размеров электродов 5. Кроме того, регулирование паропроизводительности котла и давления осуществляется 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 парогенерирующей камере 2 и в регулирующей камере 1. За счет передачи тепла через стенки парогенерирующей камеры 2 в регулирующей камере 1 образуется насыщенный пар с давлением, соответствующим температуре воды в этой камере. За счет разности давлений в парогенерирующей камере 2 уро1225982 СоставитТехред И.Тираж 398дарственногоизобретенийЖ - 35, Раунт, г. Ужгор ль В. Лазутоверес К ректор А. Зимокосодписное Редактор Н. ТупиЗаказ 934/25ВНИ комитета СССРи открытийшская наб., д. 45од, ул. Проектная, 4 ИПИ Госпо делам 113035, Москва, лиал ППП Пат вень воды несколько ниже, чем в регулирующей камере 1.При дальнейшем закрытии пароразборного 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 уменьшается до тех пор, пока не начнут оголяться верхние концы электродов 5, в результате этого мощность и парот 1 роизво 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 воды в парогенсрпрующей 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 камереповышается, и когда он достигнет регулирующего клапана 3, начинается постепенный сброс воды через регулирующий клапан 3, т.е. продувка котла.Если пар не требуется, то пароразборный вентиль 4 закрывается полностью, давление в регулирующей камере 1 несколько увеличивается, вода вытесняется из парогенерирующей камеры 2 в регулирующую камеру 1. Излишки ее сливаются через регулирующий клапан 3. Уровень воды между электродами 5 и мощность снижаются до чрезвычайно малой величины.