1.1. Назначение и устройство котла БКЗ-90-39 ГМА
Паровой котел БКЗ 90 – 39 ГМА с естественной циркуляцией предназначен для получения перегретого пара с параметрами на выходе:
Р = 39 кгс/см2 и температурой t = 4400С при сжигании мазута марки М – 100 или природного газа.
Рис.1. Структура котла БКЗ-90-39 ГМА
1.Топочначя камера.
2.Переходный газоход.
3.Опускная конвективная шахта.
4.Двухступенчатый пароперегреватель.
5.Водяной экономайзер.
6.Двухступенчатый воздухоподогреватель.
В котле происходит нагрев воды, её испарение и перегрев образовавшегося пара.
Котельный агрегат – однобарабанный, с естественной циркуляцией, с камерным сжиганием топлива, имеет П – образную компоновку (рис.1) и состоит из топочной камеры (1), переходного газохода (2) и опускной конвективной шахты (3). Топочная камера котлоагрегата является восходящим ходом газа. Она экранирована трубами Æ 60*3 мм, расположенных с шагом 100 и 150 мм. На фронтовой стенке топочной камеры установлены в 2 ряда 6 горелок. Для удобства обслуживания топочной камера оборудована лазами и гляделками. В конвективной шахте установлен в рассечку двухступенчатый воздухоподогреватель (6) и водяной экономайзер (5). В горизонтальном газоходе расположен двухступенчатыйпароперегреватель (4), где пар и достигает температуры t = 4400С.
Между первой и второй ступенями пароперегревателя установлен пароохладитель впрыскивающего типа. Основное топливо – природный газ.
Основным элементом котла является барабан (паросборник) с внутренним диаметром 1500 мм, с толщиной стенки 40 мм и длиной 9430 мм.
Каркас котла - металлический, сварной конструкции с обшивкой. Котел выполнен из стали 20К.
К арматуре котла относится: водоуказательные приборы, задвижки, вентили, краны и предохранительные клапаны.
К гарнитуре котла относятся: каркас котла, лестницы, обмуровка, лазы и взрывные клапаны.
1.2. Техническая характеристика котла
| паропроизводительность | 90 т/ч |
| давление в барабане | 43 кгс/см2 |
| давление перегретого пара | 39 кгс/см2 |
| температура перегретого пара | 4400С |
| Температура газов на выходе из топки: | |
| - при работе на газе | 12010С |
| - при работе на мазуте | 11700С |
| температура питательной воды | 1450С |
| объём топочной камеры | 400,3 м3 |
| глубина топки | 5,14 м |
| ширина топки | 5,9 м |
| высота топки | 13,2 м |
| Поверхность нагрева: | |
| - экранов | 211 м2 |
| - пароперегревателя | 560 м3 |
| - водяного экономайзера | 1070 м2 |
| - воздухоподогревателя | 2135 м2 |
| водяной объём котла | 23,7 м3 |
| паровой объём котла | 11,2 м3 |
| топливо | природный газ |
| теплотворная способность | 8400 ккал/нм3 |
| метан | 98 % |
| азот | 1,6 % |
| углекислота | 0,38 % |
| коэффициент избытка воздуха в топке | 1,1 |
| Температура уходящих газов: | |
| - при работе на газе | 1360С |
| - при работе на мазуте | 1860С |
| температура холодного воздуха | 300С |
| температура горячего воздуха | 2760С |
| потеря тепла с уходящими газами | 4,629 % |
| потеря тепла с химическим недожогом | 0,5 % |
| потеря тепла в окружающую среду | 0,8 % |
| КПД брутто котла | 94,071 % |
| Расчётный расход топлива | 7600 м3/ч |
Котел оборудован:
-трубопроводами топлива;
-электрифицированной арматурой, исполнительными механизмами (ИМ) и электродвигателями;
-датчиками и приборами контроля теплотехнических параметров.
Исполнительные механизмы, датчики и приборы контроля теплотехнических параметров образуют согласно функциональной принадлежности и пространственного расположения, следующие технологические (функциональные) подсистемы котла:
-топливопроводов и газовоздухоходов(ТГВ);
-нижних газомазутных горелок при работе на газе;
-верхних газомазутных горелок при работе на газе;
-трубопроводов питательной воды и пара.
Оборудование:
Питательный насос: тип ПЭ 150-56
Q=150м3/ч
Н=580мм. в. ст.
tраб=1600С
n=3000 об/мин.
число ступеней – 6
Электродвигатель: тип АТД2-2АЗМ-1-У4
N=500 кВт
U=6000 B
I=54.8 A
n=2980 об/мин.
cosφ=0.92
к.п.д.=95,5 %
Дымосос Д18*2 двухстороннего всасывания. Направление вращения (если смотреть со стороны эл.двигателя) – левое (против часовой стрелки):
- наибольшее допускаемое число оборотов: 730 об/мин.
- наибольшая допустимая температура: 250 0С
- Q=180 000 м3/ч.
- Полное давление: 330 кгс/м2
- Потребляемая мощность: 270 кВт
Электродвигатель: тип ДА 30-12-55-8М
N=250 кВт
U=6000 B
I=33 A
n=750 об/мин.
cosφ=0,81
к.п.д.=91,2 %
Дутьевой вентилятор ВД-18:
-Q=105000 м3/ч.
-полное давление: 500 кгс/см2.
-потребляемая мощность: 210 кВт.
-направление вращения (смотря со стороны
электродвигателя)- левое (против часовой стрелки)- угол наклона выходного патрубка: 1350
Электродвигатель: тип ДА 30-12-55-8
N=250кВт.
U=6000B
I=31.2A
n=740об/мин.
cosφ=0.82
к.п.д.=91,5%
1.3. Барабан и паросепарационное устройство
Котел имеет барабан с внутренним диаметром 1500 мм, толщиной стенки 40 мм и длиной цилиндрической части 8200мм. Барабан изготовлен из листовой стали и лежит на двух роликовых опорах, допускающих его свободное удлинение при расширении. На котле применена 2-х ступенчатая схема испарения.
Первая ступень испарения находится в барабане (1) (“чистый отсек”), вторая ступень - “соленый отсек” - выносные сепарационные циклоны (2), изготовленные из труб Æ377мм. Во вторую ступень испарения включены средние контуры боковых экранов, имеющие камеры (верхние).
Внутрибарабанное устройство состоит из раздающих пароводяную смесь коробов, 20-ти внутрибарабанных циклонов диаметром 290 мм, жалюзионных сепараторов и дырчатого листа.
Рис.2.Барабан и паросепарационное устройство
Пароводяная смесь из экранных труб (3) равномерно поступает в раздающие короба (4), из раздающих коробов во внутрибарабанные циклоны (5), где происходит первичное отделение воды от пара. На циклонах установлены блоки жалюзийных сепараторов (6). Пар, пройдя их, поступает в верхний объем барабана и через верхний жалюзийный сепаратор (7) и пароприемный дырчатый лист (8) направляется из барабана в пароперегреватель. Часть котловой воды из крайних зон (9) барабана (с повышенным солесодержанием) поступает в выносные циклоны (2) второй ступени испарения. Выносные циклоны связаны опускными трубами (10) с нижними коллекторами (11) средних контуров боковых экранов (соленые отсеки). Пароводяная смесь из экранных труб (12) соленых отсеков собирается в верхних коллекторах (13), откуда идет в выносной циклон. Там происходит разделение пара и воды, и пар, пройдя жалюзийный сепаратор (14)циклона, поступает в паровое пространство барабана под верхним жалюзийным сепаратором (7), смешиваясь с паром от внутрибарабанных циклонов.
Таким образом, весь пар из барабана в пароперегреватель поступает только из “чистого отсека”. Для выравнивания солесодержания по циклонам служат уравнительные линии (15).
Непрерывная продувка осуществляется из выносных циклонов второй ступени испарения. Потери от непрерывной продувки компенсируются за счет поступления в барабан свежей питательной воды
На барабане имеются штуцера для подсоединения водоуказательных колонок, приборов автоматики безопасности, контрольно-измерительных приборов, отбора проб воды.
Средний уровень воды в барабане на 50 мм ниже его геометрической оси. На водоуказательных приборах этот уровень принят за нулевой. Высший и низший уровень находится на 50 мм выше и ниже среднего.
Для предупреждения перепитки котла предусмотрен трубопровод аварийного слива воды из барабана.
1.4. Пароперегреватель и пароохладитель
На котле установлен конвективный пароперегреватель вертикального типа. Из барабана пар отводится 65 трубами Æ38*3мм, которые закрывают потолок топки и горизонтального газохода. Потолочные трубы непосредственно переходят в змеевики первой ступени пароперегревателя (второй по ходу газов). Движение пара в ступени противоточное.
Из первой ступени пар поступает в камеру впрыска (10) пароохладителя. Корпус пароохладителя выполнен из трубы Æ325*19 мм. Охлаждение пара производится конденсатом, отобранным из барабана котла и прошедшим через конденсатор. Пар поступает в верхнюю часть корпуса 65 трубами из первой ступени пароперегревателя. Из пароохладителя пар поступает во вторую ступень пароперегревателя(4). Движение пара в ступени прямоточное. Выполнена ступень в виде 32 ширм из труб (сталь 12 ХТ1Ф). Перегретый пар собирается в коллекторе (5) Æ273*20 мм (сталь20), откуда 8 трубам (6) Æ89*4,5 мм (сталь 20) отводится в паро-сборный коллектор (7) Æ219*16 мм (сталь 20).
Рис. 3. Пароперегреватель и пароохладитель. Схема их подключения
Из паро-сборного коллектора через задвижку Ду-200 РУ-100 (8) пар поступает в главный паровой коллектор. Для защиты пароперегревателя от перегрева при растопке и при останове котла предусмотрена линия продувки пароперегревателя (9).
Пароохладитель на котле впрыскивающего типа, предназначен для регулирования температуры перегретого пара, он состоит из камеры впрыска (10) и конденсатора (11). Часть пара, выходящего из барабана (1), по трубам (2) направляется в конденсатор, где охлаждается питательной водой и конденсируется. Образовавшийся чистый конденсат через задвижку (13) и регулирующий клапан (14) подаётся в камеру впрыска.
2.Характеристика КТС объекта автоматизации
2.1. Характеристики измерительных приборов
В САУ использованы следующие средства измерения, регулирующие устройства и исполнительные механизмы:
ТХА-1193-800: термоэлектрический преобразователь, состоящий из двух разнородных проводников. Принцип его действия основан на образовании термоэлектродвижущей силы в спае двух разнородных проводников, если их температура изменяется вдоль проводников. Датчик может использоваться в устройствах, где с помощью разности температур и контактной разности потенциалов необходимо определить значение термоэлектродвижущей силы.
Термоэлектрические преобразователи должны отвечать следующим условиям: не изменять с течением времени своих физических свойств, температурный коэффициент электросопротивления должен быть минимальным, а электропроводность и теплопроводность-высокой. Конструктивное оформление термоэлектрических сопротивлений определяется конкретными условиями измерения, к числу которых относятся: диапазон измеряемых температур, характер их изменения, физические и химические свойства окружающей среды, ограничения по габариту, монтажу.
Допускаемое отклонение термоэлектродвижущей силы составляет около 0.01-0.2мВ. Пределы измерения:-40…10000С.
Завод-изготовитель: концерн «Метран», г. Челябинск.
ТСП-0193-01.С4.Кл.А100П.схема4 800мм:термопреобразователь сопротивления платиновый. Принцип действия основан на свойствах проводников и полупроводников изменять свое активное сопротивление при изменении их температуры. Желательны проводники с большим удельным сопротивлением и с большим температурным коэффициентом электрического сопротивления.
Платиновый термометр сопротивления имеет погрешность измерения температуры Ro=10 Ом (при t=0).Погрешность из-за невоспроизводимости градуировочной зависимости составляет: + \-(0.15+0.003t).
Завод-изготовитель: концерн «Метран», г. Челябинск.
ТНМП-100-М 1: тягонапоромер мембранный показывающий. Предназначен для измерения избыточного и вакуумметрического давления неагрессивных газов (верхний предел измерения 80 Па);
ТНМП-100-М 1: тягонапоромер мембранный показывающий (верхний предел измерения 125 Па);
ТНМП-100-М 1: тягонапоромер мембранный показывающий (верхний предел измерения 0,2кПа);
ТНМП-100-М 1: тягонапоромер мембранный показывающий (верхний предел измерения 2кПа).
Завод-изготовитель приборов: ОАО «Саранский приборостроительный завод».
ТмМП МП-100 М 1: тягомер мембранный показывающий. Предназначен для измерения избыточного давления неагрессивных газов. Верхний предел измерения 1кПа. Класс точности 2,5.
Завод-изготовитель: ОАО «Саранский приборостроительный завод».
Метран – 45 – ДИВ – 5310 – 02 –
УХЛ3.1 – 0.5 – 0.125кПа - Х – 42 – М20 – С - Х – Х:
-датчик для измерения давления–разряжения. Завод-изготовитель: концерн «Метран», г. Челябинск.
ЭХД – 2: высокотемпературный электрохимический датчик содержания кислорода. Завод-изготовитель: концерн «Метран», г. Челябинск.
МЭО – 630/ 25 – 0.25К – 84У: м еханизм исполнительный электрический однооборотный. Завод-изготовитель: «Завод электроники и механики».
2.2. Характеристика исполнительных механизмов
На котле в качестве исполнительных механизмов используются МЭО- механизм электрический однооборотный. МЭО предназначен для перемещения регулирующих органов в системах автоматического регулирования технологическими процессами в соответствии с командными сигналами автоматических регулирующих и управляющих устройств.
Технические данные:
| Обозначение | Номинальный крутящий момент | Номинальное время полного хода выходного вала S | Полный ход выходного вала(Обор.) | Мощность,W |
| МЭО-630.25-0.25К-84У | 0.63 |
Принцип работы механизмов заключается в преобразовании электрического командного сигнала во вращательное перемещение выходного органа.
Редуктор является основным узлом, на котором устанавливаются все остальные узлы, входящие в состав механизма. В корпусе редуктора размещена червячная передача. С помощью шестерни, установленной на червяке, передача связана кинематическим электроприводом. На механизм может быть установлен один из блоков сигнализации положения: токовый или индуктивный или реостатный.
Профилактический осмотр проводится не реже чем через год.
Технические устройства. Работающие с МЭО:
Блок усилителя БУ-30М предназначен для преобразования сигналов индуктивного или реостатного датчиков положения вала исполнительных механизмов МЭО, МСП в унифицированный токовый сигнал 0-5,4-20,0-20мА.
Входной сигнал-сигнал индуктивного датчика положения БСПИ, БДИ-6 или реостатного датчика БСПР, ДДР-П, соответствующий углу поворота вала исполнительного механизма(0-900),(0-2250).
Выходной сигнал-постоянный ток 0-5мА на нагрузке до 2кОм. Если установить перемычку, то можно получить сигнал в диапазоне 0-20,4-20мА.
Пускатель бесконтактный реверсивный ПБР-3 предназначен для бесконтактного управления электрическим исполнительным механизмом, в приводе которых использованы трехфазные двигатели. По функциональным возможностям пускатель имеет два исполнения: ПБР-3 и ПБР-3А. ПБР-3А содержит устройство, обеспечивающее защиту трехфазного электродвигателя с короткозамкнутым ротором от перегрузки.
2.3. Описание регулятора
Система управления котлом БКЗ-90-39 ГМА выполнена на базе программируемых контроллеров и промышленных терминалов фирмы OMRON(Япония).
Каждая технологическая(функциональная) подсистема котла оснащается электротехническими силовыми шкафами(ШС):
-топливопроводов и газовоздухоходов (ТГВ)-1шт;
-нижних газомазутных горелок при работе на газе (ГМГН)-1шт;
-верхних газомазутных горелок при работе на газе (ГМГВ)-1шт;
-трубопроводов питательной воды и пара (ТПВП)-1 шт.
Оперативное управление котлом производится с промышленного терминала NT-620C, встроенного в шкаф управления (ШУ), на компьютере, подключенном к ШУ, выводится только необходимая оперативная информация и управление с него не производится. Предусмотрено управление исполнительными механизмами с силовых шкафов по месту.
Отладка и трассировка программы контроллера может осуществляться с помощью компьютера или консоли управления PR001.
В ШУ расположен программируемый контроллер (PLC1) с расширением осуществляющий управление режимами работы котла путем воздействия на ИМ в соответствии с алгоритмом функционирования СУ.
Функционирование котла характеризуется информацией, поступающей от аналоговых и дискретных датчиков состояния теплотехнических параметров, датчиков положения ИМ и датчиков состояния (вкл./выкл.) электрических двигателей и электрических магнитов блок контактами силового коммутационного устройства.
Техническая характеристика программируемого контроллера C200HG:
1.Число локальных дискретных вх./вых. 880 max
2.Число удаленных вх./вых. 1184 max
3.Число аналоговых вх./вых. 32/16
4.Число сигналов внешних прерываний 16
5.Встроенные интерфейсы RS232C
6.Память программ пользователя 61,2 Кслов
7.Память данных 6 Кслов
8.Язык программирования РКС
9.Время полной базовой команды 0.1 сек.
10.Время исполнения базовой инструкции 0.4 сек.
11.Расширенная память 3*6 К- 16*6 Кслов
12.Функции сохранения HR,AR,CNT,DM,EM,RTС
(сохраняются при пропада-
нии питания)
13.Функции диагностики ошибка процессора,
памяти, шины, вх./вых,
батареи, связи, удаление
14.Число кассет расширения 2-3 кассеты
Для регистрации параметров технологических процессов(t,p и т.д.) и аварийных сообщений используется принтер. Вывод на печать параметров осуществляется во времени и по запросу оператора.
На месте оператора может использоваться PC:
-просмотр информации
-просмотр состояния оборудования
-прием и подтверждение сигналов аварийных сообщений
-архивирование информации
-распечатка протоколов
-вывод графиков