3.5.Автоматичний тепловий захист та сигналізація.
Автоматичні теплові захисти це автоматичні захисні пристрої (АЗП), що обслуговують теплову частину котельны.
АЗП встановлюються для контролю найбільш відповідальних параметрів, надмірне відхилення яких від заданих значень веде до порушення нормального технологічного процесу й ушкодженню встаткування.
Більшість сучасних АЗП являють собою системи непрямої дії, що включають окремі, зв'язані між собою елементи: первинні прибори-датчики, постачені електричними контактами, підсилювальні пристрої, проміжні реле, пристрій пуску й зупину виконавчих механізмів
Практично завжди дія теплового захисту погоджується з роботою логічних систем керування, які дозволяють виключати й відключати електричні пускові пристрої допоміжних механізмів у певній послідовності - «по ланцюжку».
По ступені впливу на захищають установки, що, захисні пристрої розділяються на основні (головні) і місцеві (локальні).
До основного відносяться захисні пристрої, спрацьовування яких приводить до зупину котла або до глибокого зниження його навантаження.
Локальні захисти запобігають розвиток аварії без зупину основних агрегатів.
Захист котлоагрегату при виникненні аварійних режимів є однієї з основних завдань автоматизації котельних установок. Аварійні режими виникають найчастіше в результаті неправильних дій обслуговуючого персоналу, переважно при пуску котлоагрегату. Схема захисту забезпечує задану послідовність операцій при розпалюванні котла й автоматичне припинення подачі палива при виникненні аварійних режимів.
Схема захисту повинна вирішувати наступні завдання:
контроль за правильним виконанням передпускових операцій;
включення тягодуттьових пристроїв, заповнення котла водою й т.д.;
контроль за нормальним станом параметрів (як при пуску, так і при роботі котла);
дистанційний розпал запальника із щита керування;
автоматичне припинення подачі газу до запальників після короткочасної спільної роботи запальника й основного пальника (для перевірки горіння факела основних пальників), якщо факели запальника й пальника мають загальний прилад контролю.
Устаткування котлоагрегатів захистом при спалюванні будь-якого виду палива є обов'язковим.
Парові котли незалежно від тиску й паропродуктивності при спалюванні газоподібного й рідкого палива повинні бути обладнані пристроями припиняючими подачу палива до пальників у випадку:
підвищення або зниження тиску газоподібного палива перед пальниками;
зниження тиску рідкого палива перед пальниками;
зменшення розрядження в топленні;
зниження або підвищення рівня води в барабані;
зниження тиску повітря перед пальниками (для котлів, обладнаних пальниками із примусовою подачею повітря);
підвищення тиску пари (тільки при роботі котелень без постійного обслуговуючого персоналу);
загасання факела пальників, відключення яких при роботі котла не допускається;
несправності ланцюгів захисту, включаючи зникнення напруги.
Водогрійні котли при спалюванні газоподібного й рідкого палива повинні бути обладнані пристроями, що автоматично припиняють подачу палива до пальників у випадку:
підвищення температури води за котлом;
підвищення або зниження тиску води за котлом;
зниження тиску повітря перед пальниками (для котлів обладнаних пальниками із примусовою подачею повітря);
підвищення або зниження газоподібного палива;
зниження тиску рідкого палива (для котлів обладнаних ротаційними пальниками, не виконувати);
зменшення розрядження в топленні;
зменшення витрати води через котел;
загасання факела пальників, відключення яких при роботі котла не допускається;
несправності ланцюгів захисту, включаючи зникнення напруги.
Для водогрійних котлів з температурою нагрівання води 115 0С и нижче захист по зниженню тиску води за котелом і зменшенню витрати води через котел може не виконуватися.
Захист при відхилень рівня в барабані котла.
Цей захист ставиться до найбільш важливих захистів барабанних котлів і останнім часом виконується на більшості котлів незалежно від продуктивності. Захист діє при відхиленні рівня в барабані до верхніх або нижнього припустимих меж, тобто при переживленні котла або упускі рівня в барабані.
П
ри
зниженні
(упускі)
рівня до встановленої межі захист подає
команду на зупин
котла. Захист при підвищенні рівня
(переживленні)
має дві
межі - спрацьовування. При підвищенні
рівня до першої межі відкриваються
засувки на лінії аварійного зливу
води з барабана котла. Підвищення рівня
до другої межі викликає зупин
котла.
На мал. покотелий варіант схеми ланцюгів захисту й блокування котла при відхиленні рівня в барабані. Сигнал на відкриття засувок аварійного зливу подається від контактів рівнеміра (датчика ІІІ) при підвищенні рівня до першої межі П-1. Лінія аварійної продувки закінчується усередині барабана на оцінці нормального рівня НУ й має дві послідовно встановлені засувки з електроприводом. При спрацьовуванні захисту обидві засувки одночасно відкриваються й рівень швидко знижується до нормального. Після цього зниження рівня сильно вповільнюється, тому що витрата пари через відкриту засувку значно менше, ніж витрата води. Закриття засувок аварійної продувки може виконуватися вручну або автоматично при зниженні рівня.
Команда на зупин котла при упускі рівня до оцінки У або переживленні до другої межі П-2 подається від контактів двох приладів (датчики I і II), включених послідовно. Перемикач 03 служить для уведення захистів і відключення їх при перевірці. Сигнал захисту впливає на зупин електродвигунів дуттьових вентиляторів ДВ і відключення групового контактора пилеживників ГКП. У результаті подача палива й повітря припиняється. При зупині котла, що працює в блоці з турбіною, захист, що зупиняє котел, одночасно подає команду на закриття стопорного клапана турбіни СК.
Зупин дуттьових вентиляторів викликає відключення електродвигунів млинових вентиляторів MB і закриття головної парозапірної засувки ГПЗ . В свою чергу зупин млинового вентилятора через ланцюга блокування приводить до відключення електродвигунів кульового барабанного млина ШБМ і живильників сирого вугілля ПСУ. Млин зупиняється захистом і при зниженні тиску масла на змащення її підшипників.
Димососи ДС котла залишаються в роботі для вентиляції димоходів. Аварійний зупин димососів приводить до відключення по блокуванню дуттьових вентиляторів, а слідом за ними й іншими механізмами котлоагрегату в описаній вище послідовності.
Захист при осьовому зрушенні ротора турбіни. Захист при осьовому зрушенні ротора турбіни, стосовно статора розрахований на й зупин турбіни, шляхом припинення подачі пари.
У тих випадках, коли необхідно по можливості швидко припинити обертання вала, турбіна зупиняється захистом зі зривом вакууму.
Дія захисту при осьовому зрушенні ротора засновано на безпосередньому вимірі положення ротора турбіни щодо статора. Тому захист спрацьовує вже після виникнення зрушення, тобто початку руйнування упорного підшипника. Оскільки осьове зрушення ротора виникає досить рідко, а ремонт упорних підшипників утруднень не представляє, спосіб захисту турбіни по безпосередньому вимірі зсуву ротора виправдується в експлуатації.
Д
ля
визначення положення
вала
турбіни щодо нерухомих частин найчастіше
застосовуються індукційні датчики,
включені
в схему реле з
контактами для сигналізації зрушення
й включення
електромагніта на закриття парового
стопорного клапана турбіни.
Зазори а й б установлюються при настроюванні захисту з великою точністю. Первинна обмотка датчика харчується змінною напругою 36 В через стабілізатор і понижувальний трансформатор. Напруга, індукована у вторинних обмотках, залежить від величини лівих і правого магнітних потоків. При симетричному положенні датчика стосовно диска 1 магнітні потоки однакові, а тому що вторинні обмотки включені зустрічно сумарна напруга, створювана в них, дорівнює нулю. У випадку появи осьового зрушення ротора один із зазорів а або б зменшується, а іншої — збільшується. У результаті цього симетрія магнітних потоків порушується й у ланцюгах вторинних обмоток з'являється е.р.с, рівна різниці е.р.с, наведених в обох обмотках, і пропорційна величині осьового зрушення.
Напруга із вторинних обмоток надходить на випрямні мости В1 і В2. У ланцюгах постійного струму мостів включені обмотки реле РОС-1 і РОС-2. Одне з них спрацьовує при зрушенні ротора убік переднього підшипника турбіни, а інше — убік генератора. За положенням ротора можна стежити по указуючому приладі УП.
Захист від потускніння і загасання факела. У випадку загасання факела в топці подача палива на котел повинна бути припинена, тому що його скупчення може привести до утворення вибухонебезпечної суміші, одночасно відключаються дуттьові вентилятори.
Парові котли, що працюють на пилоподібному паливі, додатково забезпечуються захистом від потускніння факела, що впливає на подачу резервного палива - включення газових пальників або мазутних форсунок при зниженні рівня світності факела.
Схема захисту містить реле часу, що затримує команди на відкриття клапана з електромагнітним приводом на лінії резервного палива на 5-10с., що необхідно для запобігання помилкових спрацьовувань у випадку короткочасних потускнінь (мерехтінь) факела.
Захист від підвищення тиску пари. Паровий котел на випадок підвищення тиску пари понад припустимий забезпечується запобіжними клапанами, що діють за принципом регуляторів тиску «до себе» (керуючий сигнал на регулятор вибирається до регулювального органа).
Клапани встановлюються на вихідному колекторі пароперегрівника й барабані котельної установки. Сумарна пропускна здатність цих клапанів вибирається з деяким запасом стосовно максимальної паропродуктивності котла на випадок відмови частини клапанів. На сучасних парових котлах і парових колекторах у комплекті запобіжних клапанів використаються спеціальні імпульсні пристрої - імпульсні клапани (мал. ).
П
ри
нормальному тиску імпульсний клапан
(1) закритий під тиском вантажу (2). Головний
клапан (4) щільно закритий під тиском
пари в колекторі. При підвищенні тиску
пари в колекторі пароперегрівника понад
припустимий спочатку відкривається
імпульсний клапан (1) за рахунок того,
що сила тиску пари на запірну тарілку
клапана перевищує силу тиску на неї з
боку вантажу (2).
Рис Принципова схема імпульсного запобіжного пристрою.
1 - імпульсний клапан, 2 - вантаж, 3 - електромагніт, 4 - головний запобіжний клапан.
Крім того, імпульсний клапан (1) може бути відкритий під дією зусилля електромагніта (3), що діє по сигналі від електроконтактного манометра.
При відкритті імпульсного клапана (1) тиск пари над поршнем головного клапана (4) зростає в порівнянні з тиском у колекторі, і поршень почне зміщатися вниз, відкриваючи головний клапан (4). Це викличе пропуск надлишкової пари в атмосферу й відновлення тиску пари в колекторі паропроводу до значення, при якому імпульсний клапан (1) знову закриється під дією вантажу (2) або електромагніта (3).
Припинення доступу пари з боку імпульсного клапана (1) у надпоршневий простір головного клапана (4) викличе його закриття під дією тиску пари в колекторі.
Технологічна сигналізація Для попередження обслуговуючого персоналу про відхилення основних технологічних параметрів від норми передбачається технологічна світлозвукова сигналізація. Схема технологічної сигналізації котельні розділяється, як правило, на схеми сигналізації котлоагрегатів і допоміжного устаткування котельні. У котельнях з постійним обслуговуючим персоналом повинна передбачатися сигналізація:
а) зупинка котла (при спрацьовуванні захисту);
б) причини спрацьовування захисту;
в) зниження температури і тиску рідкого палива в загальному трубопроводі до котлів;
г) зниження тиску води в живильній магістралі;
д) зниження або підвищення тиску води у зворотному трубопроводі теплової мережі;
е) підвищення або зниження рівня в баках (деаераторних, акумуляторних систем гарячого водопостачання, конденсатних, живильної води, зберігання рідкого палива й ін.), а також зниження рівня в баках промивної води;
ж) підвищення температури в баках зберігання рідких присадок;
з) несправність устаткування установок для постачання котелень рідким паливом (при їхній експлуатації без постійного обслуговуючого персоналу);
и) підвищення температури підшипників електродвигунів при вимозі заводу-виготовлювача;
к) зниження величини рн в оброблюваній воді (у схемах водопідготовки з підкисленням);
л) підвищення тиску (погіршення вакууму) у деаераторі;
м) підвищення або зниження тиску газу.