Барабанам котла із природною циркуляцією властива значна здатність, що проявляється в перехідних режимах. Якщо в стаціонарному режимі положення рівня води в барабані котла визначається станом матеріального балансу, то в перехідних режимах на положення рівня впливає велика кількість збурювань. Основними з них є: зміна витрати живильної води, зміна паропродуктивності при зміні навантаження топлення, зміна температури живильної води.
Регулювання співвідношення газ-повітря необхідно як чисто фізично, так й економічно. Відомо, що одним з найважливіших процесів, що відбуваються в котельній установці, є процес горіння палива. Хімічна сторона горіння палива являє собою реакцію окислювання горючих елементів молекулами кисню. Для горіння використовується кисень, що перебуває в атмосфері. Повітря в топку подається в певнім співвідношенні з газом за допомогою дуттєвого вентилятора. Співвідношення газ-повітря приблизно становить 1.10. При недостатку повітря в топковій камері відбувається неповне згоряння палива. Газ, який не допалився, буде викидатися в атмосферу, що економічно й екологічно не припустимо. При надлишку повітря в топковій камері буде відбуватися охолодження топки, хоча газ буде згоряти повністю, але в цьому випадку залишки повітря будуть утворювати двоокис азоту, що екологічно неприпустимо, тому що це з'єднання шкідливе для людини й навколишнього середовища.
Система автоматичного регулювання розрідження в топці котла зроблена для підтримки горіння під наддувом, тобто щоб підтримувати сталість розрідження (приблизно 4 мм. вод. ст.). При відсутності розрідження полум'я факелу буде притискатися, що приведе до обгорання пальників і нижньої частини топки. Димові гази при цьому підуть у приміщення цеху, що унеможливлює роботу обслуговуючого персоналу. У живильній воді розчинені солі, припустиме кількість яких визначається нормами. У процесі паротворення ці солі залишаються в котловій воді й поступово накопичуються. Деякі солі утворять шлам – тверда речовина, що кристалізується в котловій воді. Більш важка частина шламу накопичується в нижніх частинах барабана й колекторах.
Підвищення концентрації солей у котловій воді вище припустимих величин може привести до віднесення їх у пароперегрівник. Тому солі, що скопилися в котловій воді, видаляються безперервною продувкою, що у цьому випадку автоматично не регулюється. Розрахункове значення продувки парогенераторів при сталому режимі визначається з рівнянь балансу домішок до води в парогенераторі. Таким чином, частка продувки залежить від відношення концентрації домішок у воді продувної й живильної. Чим краще якість живильної води й вище припустима концентрація домішок у воді, тим частка продувки менша. А концентрація домішок у свою чергу залежить від частки додаткової води, у яку входить, зокрема, частка продувної води, що втрачається.
Сигналізація параметрів і захисту, що діють на зупинку котла, фізично необхідні, тому що оператор або машиніст котла не в силах устежити за всіма параметрами функціонуючого котла. Внаслідок цього може виникнути аварійна ситуація. Наприклад при спуску води з барабана, рівень води в ньому знижується, внаслідок цього може бути порушені циркуляція й викликаний перепал труб донних екранів. Захист, що спрацював без зволікання, запобіжить виходу з ладу парогенератора. При зменшенні навантаження парогенератора, інтенсивність горіння в топці знижується. Горіння стає нестійким і може припинитися. У зв'язку із цим передбачається захист по погашенню факела.
Надійність захисту значною мірою визначається кількістю, схемою включення й надійністю використовуваних у ній приладів. По своїй дії захисту підрозділяються ми; діючі на зупинку котла; зниження навантаження котла; виконуючі локальні операції.
Таблиця 9.1. Технологічні параметри контролю і сигналізації
| Параметр | од. ним. | min | норма | max. |
| Продуктивність | т/год | 3,8 | 4,0 | 4,14 |
| Температура насиченої пари | °С | 190 | 195 | 200 |
| Тиск у барабані котла | МПа | 1,33 | 1,40 | 1,47 |
| Температура живильної води | після °С | 153 | 163 | 173 |
| економайзера | ||||
| Витрата природного газу | м3/с | 257,5 | 274,0 | 282,5 |
| Тиск газу перед пальниками | МПа | 0,0475 | 0,0500 | 0,0525 |
| Розрідження в топці | мм. вод. ст. | 4,75 | 5,00 | 5,25 |
| Рівень у барабані | мм | -100 | 0 | +100 |
9.4 Вибір засобів автоматизації
Комплекс приладів і пристроїв типу «Контур Г» призначений для побудови локальних систем автоматичного регулювання теплотехнічних процесів в енергетиці, промисловому комплексі, системах теплопостачання й опалення. Комплекс містить у собі чотирнадцять виконань багатофункціональних регулюючих приладів з імпульсним виходом типу PC 29 і два виконання трипозиційного підсилювача типу В29.
Комплекс «Контур 2» побудований по модельному принципі на сучасній мікроелектронній елементній базі. Характеризується розширеними функціональними можливостями, більш широким використанням сигналів постійного струму, підвищеною точністю й надійністю, істотно меншими габаритами й масою в порівнянні з комплексом приладів «Контур».
Регулюючі прилади типу РС29 забезпечують посилення, демпфірування й індикацію сигналу неузгодженості. Разом з виконавчим механізмом постійної швидкості регулятори дозволяють здійснювати ручне керування виконавчим механізмом. У них передбачена індуктивними положення виконавчого механізму, оснащеного реостатними або індуктивними датчиками положення, а також аналого-релейне перетворення по двох каналах з індексацією спрацьовування.
Залежно від модифікації прилади можуть виконувати додаткові функції: диференціювання сигналів за аперіодичним законом, нелінійне перетворення сигналів, цифрову індикацію одного із чотирьох сигналів по виклику. Конструкція регулюючих приладів відрізняється уніфікацією. Функціональна структура більшості виконань приладів може легко змінюватися шляхом перестановки перемичок на спеціальному комутаційному полі, доступному споживачеві, що дає можливість здійснювати аналого-релейне перетворення з демпфіруванням, здійснювати динамічний зв'язок між регуляторами.
9.5 Опис схеми автоматизації
Функціональна схема систем автоматизації технологічних процесів є основним технічним документом, що визначає структуру й характер систем автоматизації технологічних процесів, а також оснащення їхніми приладами й засобами автоматизації. На функціональній схемі дане спрощене зображення агрегатів, що підлягають автоматизації, а також приладів, засобів автоматизації й керування, зображуваних умовними позначками за діючими стандартами, а також лінії зв'язку між ними.
Схема автоматизації регулювання й контролю парового котлоагрегату передбачають наступні системи:
– система автоматичного регулювання й контролю теплового навантаження котла;
– система автоматичного регулювання и контролю живлення котла;
– система автоматичного регулювання й контролю співвідношення газ-повітря;
– система автоматичного регулювання й контролю розрідження в топці котла;
– система автоматичного контролю тиску;
– система автоматичного контролю температури;
– система автоматичного відсічення газу.
9.6 Опис компоновки і комутації щита КІПіА
Опис компоновки панелі щита. Компоновкою називається загальний вид щита й розміщені на ньому прилади й засоби автоматизації.
Компоновка апаратури повинна забезпечити зручність користування нею. На аркуші 9 «Автоматизація котла» наведений загальний вид щитів, розроблений на основі функціональної схеми.
Щити виконані відповідно до типових проектів котелень і призначені для автоматизації котлів серії ДЕ, що спалюють природний газ або мазут, продуктивністю 4 тонн пари в годину. Щит і комплект апаратури, призначеної для роботи з ним, забезпечують:
1) автоматичне регулювання тиску пари й рівня води в барабані котла, витрати повітря до пальників, розрідження в топленні;
2) оперативний контроль розрідження в топці, напору повітря за дуттєвим вентилятором, температури димових газів по тракті й сили струму електродвигуна димососа, установленими на щиті приладами;
3) світлозвукову сигналізацію при відхиленні тиску палива, тиску повітря, тиску пари, розрідження в димоході, відхиленні рівня в барабані котла, загасанні факела й аварійній зупинці котла.
Щити встановлюються у виробничому й спеціальному щитовому приміщеннях з температурою навколишнього повітря від -35 до +50 С. При компоновці необхідно звертати увагу на естетику зовнішнього вигляду проектованого щита. Засоби автоматизації й апаратура керування компонуються функціональними групами в порядку ходу технологічного процесу.