ВОЗМОЖНЫЕ АВАРИЙНЫЕ СИТУАЦИИ

К аварийным ситуациям, вызывающим на­рушение нормального режима работы кот­лов, при которых, согласно требованиям Правил устройства и безопасной эксплуата­ции паровых и водогрейных котлов, они дол­жны быть немедленно остановлены действи­ем автоматики или дежурным персоналом, относятся:

Обнаружение неисправности предохрани­тельного клапана;

Если давление в барабане котла поднялось выше разрешенного на 10% и продолжа­ет расти;

Снижение уровня воды ниже низшего до­пустимого уровня, в этом случае подпит­ка котла водой категорически запрещена;

Повышение уровня воды выше высшего допустимого уровня;

Прекращение действия всех питательных насосов;

Прекращение действия всех указателей уровня воды прямого действия;

Если в основных элементах котла (бара­бане, коллекторе, камере, пароводопе репускных и водоопускных трубах, па­ровых и питательных трубопроводах, жаровой трубе, огневой коробке, кожу­хе топки, трубной решетке, внешнем се­параторе, арматуре) будут обнаружены трещины, выпучины, пропуски в их свар­ных швах, обрыв анкерного болта или связи;

Недопустимое повышение или понижение давления в тракте прямоточного котла до встроенных задвижек;

Погасание факелов в топке при камерном сжигании топлива;

Снижение расхода воды через водогрей­ный котел ниже минимального допусти­мого значения;

Снижение давления воды в тракте водо­грейного котла ниже допустимого;

Повышение температуры воды на выхо­де из водогрейного котла до значения на 20°С ниже температуры насыщения, со­ответствующей рабочему давлению воды в выходном коллекторе котла;

Неисправности автоматики безопасности или аварийной сигнализации, включая ис­чезновение напряжения на этих устрой­ствах;

Возникновение в котельной пожара, угро­жающего обслуживающему персоналу или котлу;

Появление неплотностей в обмуровке, в местах установки предохранительно-взрывных клапанов и газоходах;

Прекращение подачи электроэнергии или исчезновение напряжения на устройствах дистанционного, автоматического управ­ления и средствах измерения;

Неисправности КИП, средств автомати­зации и сигнализации;

Выход из строя предохранительных бло­кировочных устройств;

Неисправности горелок, в том числе ог-непреградителей;

Появление загазованности, обнаружение утечек газа на газовом оборудовании и внутренних газопроводах;

Взрыв в топочном пространстве, взрыв или загорании горючих отложений в га­зоходах;

Аварии в газовом хозяйстве.

ПРИЧИНЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ АВАРИЙ И ОТКАЗОВ В РАБОТЕ КОТЕЛЬНЫХ

Наиболее серьезными последствиями ава­рии являются взрывы при нарушении плот­ности котла по причинам несоблюдения ре­жимов работы и правил эксплуатации, а так­же взрывы, связанные с загазованностью топ­ки при неправильном ее обслуживании и сжи­гании топлива.

В топке и газоходах хлопки и взрывы про­исходят, когда концентрация газа в воздухе находится в диапазоне пределов взрываемос-ти и создается взрывоопасная газовоздушная смесь.

В котельной, работающей на твердом виде топлива, при слоевом сжигании топлива в топке и газоходах горючие газы в большом количестве выделяются из свежего топлива, если при кратковременной остановке котла его забрасывают на оставшееся несгоревшее топливо, а не удаляют из топки.

Причинами образования взрывоопасной газовоздушной смеси в топках и газоходах газифицированной котельной могут явиться неправильные действия персонала при эксп­луатации котлов, неисправность запорных устройств перед горелками и включение их при неисправной или отключенной автома­тике контроля пламени, отсутствие уст­ройств контроля герметичности запорных органов горелок.

При сжигании жидкого топлива пожары и взрывы в топке и газоходах возникают в слу­чае некачественного его распыления форсун­ками, что приводит к вытеканию мазута в амбразуру и на стенки топки. При плохом смешении мазута с воздухом и неполном его горении происходит повышенный вынос в газоходы сажи. В случае возгораний отложе­ний и сажи повышается температура газов, уменьшается тяга, значительно разогревает­ся обшивка, а иногда выбивается пламя.

Причиной аварии может явиться неудов­летворительный водный режим котлов. В результате чего образуются отложения на­кипи, вызывающей повышение температуры металла труб и их пережог. Скопление наки­пи и шлама могут также привести к наруше­нию циркуляции воды. Причинами повреж­дений и аварий могут являться заводской брак в котле, плохое качество материала, из ко­торого изготовлены отдельные узлы котла, а также неудовлетворительное состояние оборудования из-за некачественного монта­жа или ремонта.

В таблице 1 приводятся типичные случаи аварий и неполадок в работе котельных и указываются их причины и возможные по­следствия.

Таблица 1

Типичные случаи аварий и отказов в работе котельных, их причины и возможные последствия

Неисправность

Возможные последствия

Пожар в помещении котельной

Несоблюдение требований произ­водственной инструкции и правил пожарной безопасности. Воспламенение легко воспламе­няющихся материалов и веществ. Неполадки в работе оборудования котлоагрегатов. Неисправность автоматики безопасности котла. Неисправность электрооборудова­ния

Несчастные случаи и гибель людей. Материальный ущерб

Неисправность				Возможные последствия
Упуск воды в барабане котла	Нарушения производственных и должностных инструкций. Низкая трудовая дисциплина рабо­чих. Техническая неисправность пита­тельной и продувочной арматуры. Неисправность насосов, сигналь­ных устройств. Утечки воды из котла из-за непол­ного закрытия вентиля при про­дувке котла			Деформация барабана котла, образование тре­щин и свищей. Взрыв котла в результате резкого повышения давления пара при подпитке котла после упуска воды
Превышение допусти­мого уровня воды в барабане котла	Неисправность водоуказательных приборов. Повреждение питательной арматуры и регулирующих клапанов. Неисправность сигнализаторов предельных уровней воды. Вспенивание котловой воды			Гидравлический удар при попадании воды в паро­провод. Разрушение паропровода или прокладок во флан­цевых соединениях
Повышение давления в водогрейных котлах	Остановка насосов и прекращение циркуляции. Несрабатывание предохранитель­ных устройств. Закрытие общей задвижки на водяной линии котельной			Выпуклости и разрыв труб поверхностей нагрева
Повышение давления в паровых котлах	Прекращение расхода пара. Несрабатывание предохранитель­ных устройств. Чрезмерная форсировка котла			Разрыв паропроводов, труб, поверхностей нагрева, барабана
Вспенивание котловой воды	Неудовлетворительное качество питательной воды. Резкое увеличение расхода пара и снижение давления в котле. Превышение щелочности котловой Подача в большом количестве в котел химических реагентов			Заброс воды в паропро­вод, возможность упуска воды в барабане котла. Пропуск пара в арматуре. Гидравлические удары в паропроводе. Пробивание прокладок во фланцевых соединениях
Неисправность			Возможные последствия
Внезапное прекращение горения и взрывы газовой смеси в камерах сгорания и газоходах газифицированных		Неправильные действия персонала при ручном розжиге горелок и регулировании их тепловой мощности и неисправной автоматике котла. Отрыв (проскок) факела пламени горелки и повторное включение горелок без предварительной вентиляции топок и газоходов. Резкое падение давления газа перед горелками в связи с неполадками в работе оборудования ГРП (ГРУ). Неполадки тягодутьевого устройства агрегата	Срабатывание предохра­нительно-взрывного клапана. Выбрасывание пламени из смотрового отверстия топки. Разрушение обмуровки котлоагрегата и строи­тельных конструкций котельной. Травмы у обслуживающе­го персонала и гибель людей
Неисправность водоуказательных приборов		Неправильно продуты водоуказа-тельные стекла. Засорились каналы водоуказатель­ного стекла, кранов.	Неправильное показание уровня. Все стекло прибора заполняется водой. Уровень воды в стекле неподвижен или постепенно повышается.
Неисправны предохранительные		Износ клапана и седла. Перекос и неплотности клапана. Попадание постороннего предмета под клапан	Пропуск пара из клапана при нормальном давлении в котле
Предохранительный клапан не срабатывает		Клапан прикипел к седлу. Неправильная регулировка	Преждевременное открытие предохрани­тельного клапана или его несрабатывание
Неисправность пружинного манометра		Деформация латунной трубки вследствие попадания в нее пара. Имеются механические поврежде­ния. Неплотность в резьбовых соединениях. Манометр подсоединен к котлу без сифонной трубки	Стрелка не устанавлива­ется на «нуль». Стрелка сбита с оси или заскочила за штифт. Пропуск пара или воды в резьбовых соединениях. Манометр показывает неправильное давление
Неисправности в работе центробежного насоса		Изношены элементы насоса. Неплотности в сальниках. Слишком горячая вода. Пальцы на полумуфтах и шпонка, соединяющая вал насоса с рабочим колесом, пришли в негодность, слишком затянуты сальники. Плохая центровка валов.	Недостаточная производительность и напор насоса. Вибрация
Неисправность			Возможные последствия
Неисправности в работе поршневого		Подсос воздуха через неплотности во фланцах, в сальниках штока. Закрыта задвижка на всасывающем трубопроводе, высокая температу­ра воды в питательном баке. Неисправность и износ клапанов. Износ поршневых колец. Не полностью открыта задвижка на всасывающем или нагнетательном трубопроводе	Уменьшается производи­тельность и напор насоса
Неисправности в работе тягодутьевых установок		Увеличенный зазор в уплотнении на входе потока в рабочее колесо. Износ лопаток рабочего колеса. Загрязнены подшипник и смазка. Применены несоответствующие смазочные материалы. Пониженный уровень масла. Неправильная центровка валов вентилятора (дымососа) и электродвигателя. Ослабление фундаментных болтов или крепления подшипников. Недостаточная мощность электродвигателя. Обрыв одной из фаз электродвигателя. Засорение каналов воздушного охлаждения. Подгорание контактных колец	Снижение напора и производительности. Перегрев подшипников. Шум и вибрация вентилятора (дымососа). Перегрузка, чрезмерное нагревание электродвигателя
Загорание сажи		Неполное сгорание топлива. Несоблюдение требований очистки дымоходов	Повышение температуры уходящих газов. Уменьшение тяги. Значительный разогрев и повреждение дымоходов
Загазованность и взрывы газовоздуш­ной смеси в помещении котельной		Утечка газа через неплотности в соединениях газопроводов и в запорной арматуре. Разрыв внутрикотельного газопровода. Неисправность приточно-вытяжной вентиляции при загазованности помещения котельной	Повреждение основного и вспомогательного обору­дования котельной. Разрушение конструкции здания котельной. Материальный ущерб и вынужденный простой оборудования котельной. Травмы у обслуживающе­го персонала и гибель людей.

ПОРЯДОК ОПОВЕЩЕНИЯ В СЛУЧАЯХ ВОЗНИКНОВЕНИЯ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ

Владельцы котлов, зарегистрированных в органах Госпромнадзора, о каждой аварии, смертельном, тяжелом или групповом несча­стном случае обязаны немедленно уведомить территориальный орган технадзора и другие государственные учреждения в соответствии с положением о порядке технического рас­следования причин аварий и инцидентов на опасных производственных объектах.

Дежурный персонал, обслуживающий котельные установки, при каждом отказе в работе оборудования, аварии, несчаст­ном случае и при пожаре или угрозе пожа­ра обязан:

Немедленно уведомить ответственного за исправное состояние и безопасную экс­плуатацию котлов (начальника котель­ной);

Оповестить всех должностных лиц со­гласно заранее составленному списку;

До прибытия комиссии по расследованию обстоятельств и причин аварии или не­счастного случая обеспечить сохран­ность всей обстановки аварии (несчаст­ного случая), если это не представляет опасности для жизни и здоровья людей и не вызывает дальнейшего развития ава­рии или аварийной ситуации;

Составить объяснительную записку, ко­торая будет являться первичным доку­ментом предварительного расследования причин аварии.

ОБЩИЕ МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ АВАРИЙНОЙ ОБСТАНОВКЕ КОТЛОВ, РАБОТАЮЩИХ НА ТВЕРДОМ, ЖИДКОМ И ГАЗООБРАЗНОМ ТОПЛИВЕ

При ликвидации аварий, связанных с экст­ренной остановкой котлов, обслуживающий персонал должен уметь быстро оценивать сложившуюся аварийную ситуацию, сохра­нять спокойствие и уверенно действовать на любых стадиях развития аварий.

При аварийной остановке котлов необхо­димо соблюдать следующие меры безопас­ности.

При работе котельной на твердом виде топлива горящее топливо из топки остано­вившегося котла следует удалить. В исклю­чительных случаях, при невозможности бы­строго удаления топлива из топки, горящее топливо можно заливать водой. При этом особое внимание машинист (кочегар) должен обратить на то, чтобы струя воды не попала на стенки топки котла и обмуровку. Зали­вать выгребаемый шлак можно только с при­менением брансбойта с расстояния, обеспе­чивающего безопасность персонала при за­ливке (не менее 2-3 м).

Запрещается не только "приглушать" пла­мя топливом, но и прекращать подачу возду­ха при удалении топлива. Если это указание не будет выполнено, то это приведет к выб­расыванию пламени из топки скопившимися в ней газами и травмированию обслуживаю­щего персонала.

На дверцах топки должны быть надеты запоры, исключающие возможность выбра­сывания газов и пламени из топки и задымле­ния помещения котельной.

При работе котельной на жидком топли­ве немедленно перекрывается подача топли­ва в форсунку или воздуха при установке форсунки воздушного распыления. Если по­зволяет конструкция, форсунка извлекается из топки. Отключается кран на упуске тру­бопровода к форсунке аварийного котла, об­щий кран внутрикотельного трубопровода.

При работе котельной на газообразном топливе закрывается запорный орган на вво­де газопровода перед котельной или предох­ранительно-запорный клапан и запорный орган перед аварийным котлом для отклю­чения его от общего газопровода.

При этом вначале быстро перекрывается подача газа, потом воздуха, и затем откры­вается кран на газопроводе свечи безопасно­сти.

Эксплуатация газового оборудования с отключенными контрольно-измерительными приборами, блокировками и сигнализацией, предусмотренными проектом, запрещается.

ОПАСНЫЕ ДЕЙСТВИЯ ОБСЛУЖИВАЮЩЕГО ПЕРСОНАЛА КОТЕЛЬНОЙ, ОБУСЛОВЛИВАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ

Во избежание возможных аварий и отказов в процессе эксплуатации котельного обору­дования оператору (кочегару) запрещается:

Заклинивать предохранительные клапаны или дополнительно нагружать их;

Выполнять на котлах, которые находят­ся под давлением, ремонтные работы (смазывать подшипники, набивать и под­тягивать сальники, болты фланцевых со­единений);

Открывать и закрывать арматуру удара­ми молотка или других предметов, а так­же при помощи удлиненных рычагов;

Допускать, чтобы уровень воды в паро­вом котле опускался ниже допустимого низшего уровня или поднимался выше до­пустимого высшего уровня;

Допускать переход стрелки за красную черту, указанную на манометре;

Производить продувку котла при неисп­равной продувочной арматуре;

Обдувать котел от сажи, продувать его без использования рукавиц и защитных очков;

Пользоваться открытым огнем для отыс­кания мест утечки газа;

Включать и отключать электрические приборы при наличии запаха газа в поме­щении котельной;

Включать и выключать электродвигате­ли насосов и дымососов без электроза­щитных перчаток и при отсутствии за­земления электрооборудования;

Применять в дымоходах и котлах элект­ролампы с напряжением более 12 В;

Загромождать котельную посторонними предметами;

Выполнять во время дежурства какие-либо другие обязанности, не предус­мотренные производственной инструк­цией;

Оставлять котел без постоянного наблю­дения как во время работы котла, так и после его остановки до снижения давле­ния в нем до атмосферного;

Допускать посторонних лиц, не имеющих отношения к эксплуатации котлов и обо­рудования котельной.

Количество аварийных остановов котлов из-за повреж­дений барабанов сравнительно невелико. Однако необходи­мо отметить, что повреждения барабанов и коллекторов котлов из-за упуска воды - основная причина все еще име­ющих место взрывов котлов.

На надежность котлов при эксплуатации отрицательно влияют дефекты, не выявленные при" изготовлении в свар­ных швах, на поверхности корпуса барабана, а также в ме­стах приварки внутрибарабанных устройств; технологиче­ских, монтажных деталей и опор барабана.

Основными причинами появления трещин в барабанах в процессе эксплуатации являются: высокий уровень дейст - вуюідпх напряжений; значительные изменяющиеся во вре­мени температурные напряжения, которые возникают при остановах (особенно, аварийных) и пусках котлов; корро­зия и низкая деформационная способность металла бара­бана. Повреждения барабанов трещинами, как правило, про­исходят в результате развития коррозионно-механической усталости.

Число отказов в работе барабанных котлов высокого дав­ления продолжает оставаться довольно большим. Основной причиной такого положения является внутренняя коррозия. Коррозионное повреждение труб, включенных в пароводя­ной тракт, приводит к аварийному останову мощного котла столь же быстро, как и малопроизводительного котла. Раз­ница- в-несоизмеримо большем ущербе от последствий такого останова.

Повреждения котлов иногда происходят из-за жестко­сти соединения элементов и затрудненности их тепловых деформаций, вследствие чего в местах загибов стальных ли­стов, в заклепочных швах, в местах вальцовки и трубных решетках во время работы возникают высокие местные на­пряжения.

Дополнительные местные механические нагрузки в ме­талле могут возникать из-за конструктивных недостатков, а также в результате неудовлетворительного монтажа и экс­плуатации котла. Например, при зажатии барабанов и кол­лекторов котла в обмуровке возникают большие механиче­ские напряжения в местах крепления кипятильных труб, удлиняющихся при нагревании. Напряжения возникают так­же при зажатии экранных труб в местах прохода их"через обмуровку или обшивку котла. Повышенные местные на­пряжения могут возникать при большой разности темпера­тур котловой воды в барабане и питательной воды, непо­средственно попадающей на его стенки, например в штуце­рах для - ввода в него питательной воды, если у них отсутствуют защитные рубашки.

Термические деформации барабанов котлов вызываются иногда следующими причинами:

Значительными изменениями нагрузки котла; подпитками котлов большими количествами относитель­но холодной питательной воды;

Оставлением котлов в горячем резерве без отключения их от паропроводов действующих котлов;

Неправильными режимами растопки и расхолаживания котлов.

Деформации барабанов наблюдаются при растопке вер­тикально-водотрубных котлов, имеющих нижние барабаны.

Испытания показывают, что при отсутствии парового подогрева воды в нижнем барабане температуры металла отдельных участков его стенок (бокового обращенного в топку и нижнего) могут во время растопки иметь откло­нения на 100-120 °С. При этом стрела прогиба барабана достигала 7-10 мм.

Деформации барабанов котлов возникают также при повреждении изолирующей обмуровки или торкрета, упусках воды, например, при разрывах кипятильных или экранных труб, при местном (части барабана) охлаждении наружным холодным воздухом.

При недостаточной тепловой изоляции верхнего бараба­на со стороны газов и высокой температуре упуск воды ве­дет к перегреву его металла, короблению и нарушению плот­ности вальцованных соединений труб. Известны также слу­чаи возникновения трещин между отверстиями для труб в барабане.

Особое место занимают механические напряжения тер­мического характера, возникающие в барабанах котлов при авариях и неполадках, например при обвале защитной фу­теровки топки, когда обнажаются заклепочные швы нижне­го барабана, при упусках воды, разрывах кипятильных и экранных труб, когда котел остается без воды при горя­чей еще кладке, при быстром заполнении холодного котла горячей водой или еще не остывших барабанов холодной водой. Такое же влияние на барабаны котлов (деформа­ции, коробление) оказывает и местное охлаждение их в зим­нее время из-за присоса холодного воздуха в топку.

Перегрев и коробление коллекторов экранов (а также пароперегревателей, экономайзеров) происходит при омыва - нии их дымовыми газами высокой температуры, при чрез­мерной длине коллекторов (коробление), а также при пло­хой тепловой изоляции и недостаточном их охлаждении.

По указанным причинам возможны повреждения кол­лекторов (появление отдулин, поверхностных и сквозных трещин в металле).

Особое внимание следует уделять перемещению реперов (указателей) у барабанов и коллекторов. После ремонта необходимо проверить положение реперов. Реперы в холод­ном состоянии должны быть установлены на 0, перед рас­топкой котла. Перемещение у коллекторов от теплового удлинения экранных труб записывают в формуляр. Нор­
мальные тепловые удлинения элементов котла указываются в чертежах завода-изготовителя и в инструкции по монтажу, эксплуатации и обслуживанию котлов.

Расчетные предельные продольные тепловые перемеще­ния блоков котлов (нижних барабанов) приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Тепловые перемещения котлов типа Е (ДЕ)

Тепловые пе­ремещения, ?.:м

Е(ЕД)-4-14ГМ, Е(ДЕ)-4-14-225ГМ Е(ДЕ)-6,5-15ГМ, Е (ДЕ) -6,5-14-225ГМ Е (ДЕ) -10-14ГМ, Е (ДЕ) -10-14-225ГМ Е(ДЕ)-10-24ГМ, Е(ДЕ)-10-24-250ГМ Е(ДЕ)-16-14ГМ, Е(ДЕ)-16-14-225ГМ Е(ДЕ)-16-24ГМ, Е(ДЕ)-16-24-250ГМ Е(ДЕ)-25-14ГМ, Е (ДЕ)-25-14-225ГМ Е (ДЕ) -25-24ГМ, Е(ДЕ) -25-24-250ГМ Е (ДЕ) -25-24-380ГМ " -

Нижний барабан на фронте котла типа Е (ДЕ) закреп­ляется неподвижно приваркой барабана к подушке попе­речной балки опорной рамы. Тепловое расширение нижнего барабана предусмотрено в сторону заднего днища, для чего задние и средняя опоры (для котлов паропроизводитель - ностью 16 и 25 т/ч) выполнены подвижными. На заднем днище нижнего барабана устанавливается репер для конт­роля за его перемещением. Установка реперов для контро­ля за тепловым перемещением в вертикальном и попереч­ном направлениях не требуется, так как конструкция котлов обеспечивает свободное перемещение в этих направлениях.

Для котлов большой производительности экраны с их необогреваемыми водоопускными трубами висят на верх­них коллекторах или барабанах. Барабаны либо подвешены к балкам каркаса котла, либо лежат на опорах.

Экранные трубы при растопке котла от нагревания удли­няются на 40-60 мм, а иногда и более и при останове вновь укорачиваются.

Удлиняются также при нагревании барабаны и коллек­торы. Свободное тепловое перемещение барабанов достига­ется тем, что их подвески выполняются шарнирными, а опо­ры - роликовыми.

Для большинства современных котлов обогреваемые эк­
ранные трубы свободно висят на верхних камерах и при нагревании удлиняются вниз беспрепятственно.

В начальный период работы котла недостаточное тепло­вое перемещение труб приводит к тому, что трубы обрывают или ломают крепления, а иногда поднимают с опор барабан.

Изредка такие повреждения возникают и у котлов, про­работавших длительное время.

После нескольких лет эксплуатации экранные, трубы котла ТП-230-2 удлинились настолько, что при остывании остановленного котла нижние экранные камеры перестали подниматься со своих опор. Удлинение и укорочение труб при остановах и растопках котла происходило только за счет их сгибания и разгибания в местах гиба. Затем было замечено протекание воды через изоляцию нижней камеры. .При осмотре выявилось, что вблизи камеры в трех трубах появились трещины из-за чрезмерного напряжения в зоне их присоединения к камере.

При отсутствии данных теплового удлинения их подсчи­тывают по формуле, мм,

Где а - коэффициент линейного расширения, равный 1,2 мм/м длины при нагревании на 100 °С для углеродистой стали и 1,8 мм/м для аустенитной стали; tcр - температура стенок труб, °С, принимаемая для экранов равной темпера­туре насыщения, а для пароперегревателя и экономайзе­ра- средней температуре среды; L-длина трубы, м.

При подсчете теплового удлинения экранов необходимо учитывать компенсирующую способность изгибов труб.

При капитальном ремонте котла необходимо проверить состояние креплений барабанов, коллекторов и труб, с тем чтобы убедиться в отсутствии повреждений опор, в их пра­вильном положении. При проверке предварительно очищен­ных от загрязнений креплений все обнаруженные неисправ­ности необходимо отмечать в специальном ремонтном фор­муляре, например неисправность шарнирных соединений, сползание (сдвиг) опор, наклонное положение пружин, хо­мутов или тяг, защемление подвижных частей и т. п.

Особое внимание при внутреннем осмотре барабанов уделяется проверке состояния поверхностей в районе труб­ной решетки, изогнутых участков днищ, сепарационных и питательных устройств. Осмотр трубных отверстий бара­бана и коллекторов производится после удаления концов

Труб или штуцеров. Проверка диаметра отверстий осущест­вляется при помощи шаблона.

На барабанах и коллекторах-с приварными патрубками и штуцерами следует проверить отсутствие трещин в местах их приварки.

При каждом ремонте котла проверяется щупом, не за­сорены ли зазоры, обеспечивающие тепловое расширение. Зазоры контролируют на всей их протяженности в соответ­ствии с чертежом. Следует тщательно очищать подвижные опоры барабанов и коллекторов, так как они в процессе эксплуатации засоряются и создают добавочные сопротив­ления перемещению.

Внутреннему осмотру, например, выведенного в ремонт типа Е (ДЕ) подлежат барабаны и коллекторы зад­него экрана, обязательному вскрытию и осмотру - лючки верхнего коллектора заднего экрана. Для выявления участ­ков барабана, поврежденных коррозией, поверхность необ­ходимо осмотреть до внутренней очистки. При определении интенсивности коррозии измеряют глубину повреждения металла.

Равномерное коррозионное повреждение измеряется по толщине стенки, в которой для этой цели сверлится отвер­стие диаметром около 8 мм. После измерения в отверстие устанавливают пробку и обваривают с двух сторон.

Основные коррозионные повреждения металла или яз­вины измеряют по оттискам. Поврежденный участок поверх­ности металла очищают от отложений и слегка смазывают техническим вазелином.

Наиболее точный отпечаток получается, если повреж­денный участок расположен на горизонтальной поверхности и в этом случае имеется возможность залить его расплав­ленным металлом с низкой температурой плавления, ибо затвердевший металл образует точный слепок поврежденной поверхности.

Для получения слепков используют баббит, олово, по возможности применяют гипс.

Оттиски повреждений, расположенных на вертикальных и потолочных поверхностях, получают, используя воск и пла­стилин.

Слепки и оттиски необходимо сохранять п сравнивать с новыми, получаемыми при последующих осмотрах тех же мест.

В сварных барабанах проверяют швы, а в коллекто­рах- швы приваренных донышек. Проверку при наличии

Трещин необходимо производить 2 раза - до внутренней очистки поверхностей и после нее.

Контроль поверхности барабана, трубных отверстий, шту­церов и сварных соединений при обследовании металла и выборке дефектов производится внешним осмотром и с по­мощью магнитопорошковой дефектоскопии (МПД). Поверх­ность металла и его сварные швы проверяют ультразвуко­вым дефектоскопом (УЗД).

Во время контроля сплошности металла барабана со­ставляют формуляр развертки барабана, на котором про­нумеровывают все трубные отверстия; отмечают отверстия с трещинами, коррозионными язвами на их поверхности и в зонах, прилегающих к трубным отверстиям; наносят выявленные визуально и с помощью МПД и УЗД дефекты сплошности металла и сварных швов (трещины, раковины и т. п.) с указанием их размеров, а также наибольшей глу­бины и контуров вышлифовки каждого дефекта.

Котельная давно стала неотъемлемой частью большинства коттеджей. Подвести к удаленному строению центральное отопление чаще всего представляется невозможным, да это и невыгодно. Прогреть несколько этажей в зимние холода, подать горячую воду в верхние этажи и во все батареи, обеспечить нагрев системы теплых полов – все это возможно только после сооружения котельной установки.

Однако при условиях несоблюдения некоторых установленных практических правил кроме комфорта такое оборудование может нести и серьезную опасность. Авария котла может привести к взрыву с катастрофическими последствиями. К аварии приводят несколько наиболее распространенных причин:

• взрыв топлива;
• недостатки водоподготовки;
• понижение уровня воды;
• загрязнение котловой воды;
• механическое повреждение труб;
• несоблюдение регламента разогрева;
• нарушение технологии продувки;
• сверхнормативное форсирование;
• ненадлежащие условия хранения;
• понижения давления.

Рассмотрим как сами опасные факторы, так и способы предосторожности, которые позволят не опасаться и использовать безопасную работу котлов.

Взрыв топлива

При эксплуатации котлов можно столкнуться с опаснейшей ситуацией – взрывом в топке. Причиной большинства взрывов становится недостаточная очистка топки или перенасыщение топливом горючей смеси. Перенасыщение горючей смеси становится следствием накопления в топке несгоревшего топлива. Это может произойти по ряду различных причин: из-за колебаний давления топливоподачи, повреждения оборудования, сбоя регуляторов.

Множество случаев взрывов происходили после того, как в работе горелок наступали перебои. Так, засорение топливной форсунки приводит некачественному распыливанию, вызывающему отрыв пламени или нестабильность горения. После того, как происходит последующее впрыскивание топлива в топке увеличивается концентрация его паров. Несгоревшее топливо накапливается и в случаях долгой работы горелки с некачественным распыливанием.

Вспышка несгоревшего топлива приводит к взрыву. Избежать этого можно при соблюдении следующего простого правила: никогда нельзя производить впрыскивание топлива в загазованную томную топку. Прежде следует отключить все горелки вручную и тщательным образом продуть топку воздухом. И только после такой несложно операции и устранении неисправностей с зажиганием горелки снова могут быть включены.

Понижение уровня воды

Структура углеродистой стали, из которой изготавливаются стенки котлов, изменяется при превышении температуры предела в 427°C – она теряет прочность. Но рабочая температура топки – больше 982°C, поэтому котел охлаждается водой, протекающей через его трубы. Если же он будет длительное время работать при недостатке воды, стальные трубы в буквальном смысле могут расплавиться как сгоревшие восковые свечки.

Для уменьшения вероятности аварий, возникающих из-за этой причины, должно быть предусмотрено отключение котла, наступающее при уменьшении уровня воды. Выполняют такую задачу датчики уровня воды поплавкового типа или прямого действия. Критическим звеном системы при этом становится байпас пускового устройства. Благодаря бейпасу обслуживающий персонал может продувать засорившиеся секции, проводить их очистку от накипи и шлама, имитировать аварийную ситуацию без остановки котла (так проверяется контур отсечки).

Недостатки водоподготовки

В трубах, из-за наличия в воде магниевой или кальциевой жесткости, образуется накипь. Ионы жесткости удаляются в процессе водоподготовки. Нарастание накипи приводит к перегреву труб, которые предназначены для отвода тепла от котла. Накипь снижает диаметр труб, создает дополнительный слой теплоизоляции и ухудшает теплообмен. Результатом может стать местное прогорание трубы.

Для того, чтобы предотвратить этот процесс, в котловой воде содержание солей жесткости не должно превышать допустимых пределов. При повышенной рабочей температуре и повышенном давлении котельной установки ужесточаются и требования к водоподготовке.

С котлами низкого давления понижение кальциевой и магниевой жесткости происходит при помощи ионообменных установок. Для котлов с паротурбинными установками, отличающихся режимами высокого давления и температуры, требуется полная деминерализация воды с удалением иных примесей наподобие силикатов. Если соединения кремния не будут удаляться, при испарении они смешаются с водяными парами и образуют осадок на лопатках турбин и другом оборудовании.

В водоподготовку для котлов входит и обработка химреактивами. Реактивы связывают частицы загрязнений, преобразуя их в шлам, не образующий на поверхности осадков. Шлам удаляется при промывке котлов. Недостаточная водоподготовка служит разрушительной силой для котла, поэтому в продлении его долговечности качество воды играет большую роль.

Загрязнение воды

Вода котельных установок состоит из смеси обратного конденсата и подпитки. И вопрос ее загрязнения очень сложный, ему посвящают целые книги. В загрязнения обычно входит кислород и смесь из смолы, масла, химикатов и металлов.

Кислород, растворенный в воде, постоянно угрожает целостности труб. В котельных установках обычно имеется нагреватель-деаэратор, удаляющий из подпиточной воды кислород. В резервуары деаэратора котельных установок, рабочее давление которых до 7000 кПа, обычно добавляется сульфит натрия – поглотитель свободного кислорода.

Самый опасный вид кислородной коррозии — язвенная кислородная коррозия. Язвой называется коррозия, сконцентрированная на совсем маленьком участке поверхности. Даже небольшое распространение коррозии в целом может привести к сквозной ржавчине из-за возникновения такой язвы. Катастрофические последствия кислородной коррозии требуют регулярной проверки работы поглотителей кислорода и деаэраторов и контроля качества воды.

Необнаруженное своевременно загрязнение возвратного конденсата становится еще одной причиной загрязнения котловой воды. Загрязнения могут состоять из различных частей: от железа и меди, до производственных химикатов и мела. Попадающие в воду металлы — конструктивные материалы конденсатопроводов и оборудования, а производственные химикаты и масла появляются из-за коррозионных утечек теплообменников, сальниковых уплотнений, насосов и т.д.

Опасные химикаты в большом количестве могут попасть в воду из-за аварий технологического оборудования. Поэтому постоянный мониторинг возвратного конденсата становится залогом бережной эксплуатации котельной установки.

Серьезное загрязнение котла может быть вызвано и попаданием в воду ионообменной смолы. Это происходит при повреждениях вспомогательной обвязки ионообменных установок или внутренних трубопроводов. Весьма эффективный и очень дешевый способ, предотвращающий подобные явления – установка на коммуникациях ионообменной установки смолоуловителей. Смолоуловители смогут не только защитить котел, но и в случае аварии предотвратят потерю ионообменных смол – весьма ценного материала.

Загрязнение котловой воды протекает и как постепенное ухудшение, и как мгновенная авария. Снижает возможность неприятностей обоего типа качественное и постоянное обслуживание. Мониторинг подпиточной и котловой воды позволяет получить своевременную информацию об уровне загрязнения.

Несоблюдение технологии продувки

Постоянная продувка системы и периодическая промывка поддонов приводит к уменьшению концентрации взвешенных твердых примесей, содержащихся в котловой воде. Превышение концентрации загрязнений котловой воды способно создать такие проблемы, как вспенивание воды в барабане или нестабильность ее уровня. В результате может происходить загрязнение пароперегревателей, унос капельной влаги паром, ложные срабатывания сигнализации уровня воды.

При правильно спроектированной системе продувки происходит мониторинг котловой воды и поддержание такой интенсивности продувки, обеспечивающей допустимую концентрацию примесей. Промывка грязевиков и поддонов предотвращает накопление шлама. Но продолжительная продувка образующих экраны топки секций способна вызвать их повреждение из-за перегрева, наступающего вследствие изменения циркуляции естественной воды. Рекомендуется вместо этого при каждом отключении котла открывать вентили продувки секций до момента падения давления в системе к уровню атмосферного давления.

Нарушение регламента разогрева

Сильнейшее испытание, которому может подвергнуться котел — нарушение правил разогрева. При процедурах пуска и остановки оборудование получает серьезные нагрузки. Работа в постоянном режиме таких нагрузок не доставляет, поэтому при частых включениях-отключениях соблюдение правил должно быть более строгим, чем при работе в расчетном режиме. Поэтапные пусковые операции и корректный регламент уменьшают вероятность аварии и способствуют продлению службы оборудования.

Конструкция типового котла подразумевает использование различных материалов: сталь различной толщины (толстой – для барабана, тонкой – для труб), огнеупорных и теплоизоляционных материалов, массивных чугунных элементов. Скорость, с которой они прогреваются и остывают, различна. Ситуация становится еще более сложной, если материал одновременно подвергается воздействию различных температур. К примеру, паровой барабан при уровне воды в пределах нормы контактирует в разных частях с водой, воздухом и паром. Во время холодного старта быстрее всего нагревается вода, поэтому нижняя часть барабана испытывает тепловое расширение большее, чем верхняя. В итоге нижняя часть становится длиннее верхней и барабан испытывает деформацию. Следствием серьезной деформации становится появление трещин труб между шламовым и паровым барабанами.

Очень быстрый разогрев во время холодного старта может повредить обмуровку котла. У обмуровки низкая теплопроводность, поэтому она прогревается дольше металла. При непрогретой топке материал обмуровки поглощает из воздуха влагу. Медленный прогрев постепенно просушивает обмуровку и не допускает вскипания влаги, которое могло бы привести к растрескиванию кирпичей. Согласно стандартному графику разогрева типового котла повышение температуры должно происходить со скоростью не выше 55°C в час.

Опасность форсированного режима

Эксплуатация котла в режиме, превышающем максимально допустимую продолжительную нагрузку, согласно рекомендациям изготовителей, не может превышать по длительности 2-4 часа.

Физические ограничения конструкций котлов (размеры паропроводов и топки) могут привести к серьезным проблемам, связанным с падением давления пара и уменьшением теплоотдачи. Подобные ограничения становятся причиной проблем, ассоциирующихся с перегревом котла:

• эрозии труб, золоочистителей, газоходов и экранов;
• разрушением обмуровки, материала труб, газоходов;
• коррозии труб пароперегревателей и стенок топки;
• уносом паром твердых взвешенных частиц и капельной влаги, что ведет к повреждению лопаток турбин, пароперегревателей, другого технологического оборудования.

Проблемы, связанные с перегревом котла, во многом зависят от вида используемого топлива. Но независимо от топлива форсирование работы котла увеличивает скорость и объем дымовых газов и их давление, что оказывает влияние на эрозию. Возникает повышение температуры перегородок и стенок труб, что сказывается на прочности металла. Форсаж топки может вызывать распространение пламени на экраны, а это также становится причиной местной коррозии.

Механическое повреждение труб

Котел практически не содержит одинаковых элементов. Особенно это можно отнести к трубам, из которых состоят секции конвективного нагрева и экраны топки. Повреждение одной из них приводит к остановке всего оборудования. А учитывая то, что толщина таких труб не превышает 2-3 миллиметров, становится понятно, что они легко могут быть повреждены. Причиной повреждения могут стать:

• удары при сборке или в процессе изготовления;
• неверная направленность при продувке для удаления сажи;
• приводящий к эрозии труб сдув копоти влажного пара.

Проектирование новых котлов предусматривает увеличение толщины стенок труб. Это ведет к повышению стоимости, но предоставляет запас прочности. К тому же в местах изгиба толщина стенки становится меньше и при первоначальной малой толщине в месте сгиба она может не соответствовать допускаемому стандарту.

Неправильное хранение

Небрежное хранение котла может привести к коррозии поверхностей и со стороны воды, и со стороны газов. Коррозия газовой стороны происходит, если ранее в котле использовалось сернистое топливо. Есть такие участки топки, с которых золу при обычной продувке удалить невозможно. Прежде всего, это зазоры между обмуровкой и трубами и между перегородкой на входе и трубами. При разогретом котле коррозия не может появиться, так как на поверхности нет влаги. Но после остановки поверхности обмуровки и зола начинают абсорбировать влагу, что через время приводит к началу коррозии. Локализованную язвенную коррозию можно установить простукиванием и изменившемуся звуку.

Один из способов избежать таких последствий – теплое хранение. В качестве обогревателя может быть использован шламовый барабан или продувка теплоносителем, идущим от другого, работающего, котла. Этого достаточно для поддержания температуры поверхности превыщающей точку росы кислотного раствора.

Еще один способ хранения малых котлов – сухое хранение. Для этого в котел вдувают азот, а его входные отверстия уплотняются абсорбентом-осушителем.

Срыв в вакуум

Конструкции котлов могут работать с избыточным давлением, однако не предусматривают возможности падения давления до уровня ниже атмосферного — вакуума. Его возникновение возможно во время остановки котла. При охлаждении происходит понижение уровня воды и конденсация пара. В итоге давление может снизиться до уровня ниже атмосферного. В итоге вакуум приведет к утечке через концы труб, развальцованные таким образом, что их уплотнение происходит при избыточном давлении. Избежать проблемы достаточно просто — необходимо приоткрыть в паровом барабане вентиляционное отверстие еще тогда, когда в нем имеется избыточное давление.

Необходимые меры предосторожности

• проверять пламя, чтобы своевременно замечать неполадки с горением;
• при погасании горелки определить причину, а не пытаться повторно ее зажечь;
• прежде чем зажигать горелки, тщательно очищать топку. Особенно важно это сделать, если в топку было пролито жидкое топливо. Избыток горючих газов, концентрация которых может стать опасной, удаляется продувкой. Ее следует производить при малейших сомнениях.
• не применять необработанную воду. Проводить проверку оборудования водоподготовки, качество воды должно соответствовать нормам, принятым для данного давления и температуры;
• для избегания накопления шлама в тупиковых участках водоохладителей, водяного контура и т.п. Необходима их регулярная промывка. Циркуляция воды никогда не должна быть остановлена.
• для удаления из деаэратора неконденсируемых газов необходима его постоянная продувка. Также необходимо контролировать содержание свободного кислорода, содержащегося в выходящей из деаэраторов воде, рабочее давление деаэраторов и температуру воды в баках-аккумуляторах;
• проводить мониторинг возвратного конденсата. В случае его загрязнения из-за аварии технологического оборудования обеспечить немедленный слив в канализацию;
• постоянно продувать котел для поддержания требуемого качества котловой воды, периодически промывать барабан-грязевик. Поверхности топки не должны продуваться в момент работы котла;
• регулярно проводить проверку внутренних поверхностей деаэратора на коррозию. Коррозия деаэратора может привести к тому, что он проржавеет насквозь. Это приведет к бурному вскипанию воды и наполнению паром всего помещения котельной;
• если на поверхности воды появятся признаки отложения накипи, необходимо отрегулировать водоподготовку;
• всегда придерживаться стандартного графика разогрева воды, предусматривающего рост температуры со скоростью не выше 55°C в час. Если котел длительное время эксплуатировался с минимальной нагрузкой, разогрев может протекать со скоростью выше указанной. Поэтому для нормального темпа разогрева в стартовом режиме должна быть предусмотрена работа горелок с перерывами;
• при отключении котла на длительное время, необходимо поддерживать его в сухом и теплом состоянии. Использовать сульфат натрия – это позволит поглотить кислород из котловой воды и заполнять азотом. При хранении в сухом состоянии вместе с азотом в барабан поместить абсорбент влаги;
• если давление падает ниже показателя 136 кПа, открывать в паровом барабане вентиляционное отверстие.

Автоматическая система регулирования питания предназначена для поддержания материального соответствия между подачей питательной воды в котел и расходом пара. Показателем этого соответствия служит уровень воды в барабане котла.

Снижение уровня ниже допустимых пределов («упуск» воды) может привести к нарушению циркуляции в экранных трубах (опрокидывание циркуляции) и, как следствие, к пережогу труб. При значительном повышении уровня в барабане возможен захват частиц воды паром, вынос ее в пароперегреватель и турбину, что вызывает занос пароперегревателя и турбины солями и ведет к их разрушению. В связи с этим к точности поддержания заданного уровня предъявляются очень высокие требования.

Регулирование питания котлов малой производительности обычно осуществляется одноимпульсными регуляторами, управляемыми датчиками изменения уровня воды в барабане. В котлах средней и большой паропроизводительности с малым водяным объемом применяются двухимпульсные регуляторы питания котла по уровню воды и расходу пара (рис. 14.8), а также трехимпульсные, управляющие питанием котла по уровню воды, расходу пара и расходу питательной воды.

Рис. 14.8. Принципиальная схема АСР питания:
Э – экономайзер; ПП – пароперегреватель; РП – регулятор;
РПК – регулирующий питательный клапан

Предельные значения уровня в барабане котла определяются на основании специальных расчетов на заводе-изготовителе котельного оборудования и называются уставками по срабатыванию защит от повышения и понижения уровня («перепитка» и «упуск» уровня). Защита от повышения уровня, как правило, выполняется двухступенчатой. Первая ступень защиты воздействует па открытие задвижек аварийного слива из барабана(аварийный сброс); она имеет свою уставку, которая является промежуточной между нормальным уровнем и уставкой защиты от повышения уровня. Вторая ступень зашиты воздействует на останов котла. Операции отключения котла и открытия аварийного слива при достижении соответствующих уставок выполняются устройствами защиты (при отключении) и блокировки (открытие-закрытие аварийного слива).

Таким образом, зона работы АСР питания ограничена уставкой защиты от понижения уровня в барабане котла, с одной стороны, и уставкой открытия аварийного слива – с другой. Эти пределы обуславливают безопасность работы котла, превышение их влечет за собой аварийную ситуацию.

АСР питания барабанного котла должна обеспечить удержание уровня в допустимых пределах:

1) при стационарном режиме (при отсутствии резких возмущений по нагрузке) максимально допустимые отклонения уровня обычно не должны превышать ±20 мм;

2) при скачкообразном возмущении нагрузки на 10 % (исходная нагрузка – номинальная) максимально допустимые отклонения по уровню обычно не должны превышать ±50 мм;

3) при нормальном стационарном режиме работы котла число включений регулятора не должно превышать 6 в минуту.

На уровень в барабане котла оказывают влияние несколько факторов. Основные из них – изменение расхода питательной воды D п.в и температуры питательной воды t п.в,изменение нагрузки потребителя G п.п ; изменение расхода топлива В т .

При возмущении расходом питательной воды формы переходных процессов по уровню существенно различны в зависимости от типа экономайзера. Для котлов с некипящим экономайзером переходной характеристике присуще так называемое явление «набухания» уровня, т.е. изменение уровня в первоначальный момент в сторону, противоположную изменению расхода питательной воды. Объясняется это тем, что, например,увеличение подачи холодной воды вызывает в первый момент снижение температуры пароводяной смеси в барабанекотла и, как следствие, снижение ее уровня. В дальнейшем уровень начинает повышаться из-за того, что расход воды в котел превышает расход пара из него.

В кипящих экономайзерах питательная вода нагревается до температуры насыщения и частично (до 20 %) превращается в пар. При увеличении расхода питательной воды в первоначальный момент происходит уменьшение объема пара в кипящем экономайзере, и питательная вода занимает этот объем. В связи с этим уровень воды в барабане остается без изменения до тех пор, пока происходит замещение питательной водой парового объема в экономайзере. Для котлов с кипящим экономайзером при возмущении расходом питательной воды явление «набухания» уровня не наблюдается (рис. 14.9, б ).

Рис. 14.9. Переходные процессы по уровню при возмущении
расходом питательной воды: а – при не кипящем экономайзере;
б – при кипящем экономайзере

При изменении нагрузки потребителя (изменение расхода отбираемого пара) меняется давление пара в барабане. Так, при увеличении расхода пара давление падает и в первый момент увеличивается интенсивность парообразования, что приводит к увеличению уровня пароводяной смеси в барабане котла. В дальнейшем уровень начинает падать из-за несоответствия расходов питательной воды и пара. Временной характеристике котла при возмущении расходом пара всегда присуще явление «набухаиия» уровня (рис. 14.9, а ).

Величина «набухания» уровня зависит от параметров пара и конструктивных особенностей котла. Явление «набухания» определяется в основном разностью удельных объемов насыщенного пара и кипящей воды, с повышением давления пара этот эффект уменьшается.

Кроме того, «набухание» зависит от теплового напряжения топочных экранов: с его увеличением возрастает паросодержание в топочных экранах, поэтому резче сказывается изменение нагрузки потребителей на «набухании» уровня. У современных котлов с высоким тепловым напряжением колебания уровня при резких и значительных изменениях нагрузки достигают существенного значения. Так, для котла ТГМ-94 сброс нагрузки на 40 % приводит к изменению уровня до 120 мм даже при максимальном регулирующем воздействии расходом питательной воды, произведенным с целью удержания уровня на заданном значении.

Характер переходного процесса при возмущении расходом топлива и неизменном расходе питательной воды аналогичен характеру переходного процесса при возмущении нагрузкой потребителя (см. рис. 14.9, а ). Однако явление «набухания» здесь проявляется в несколько меньшей степени. Суть в том, что при изменении расхода топлива изменяется парообразование, одновременно изменяется давление в барабане, что ведет к изменению удельного объема пара. Оба эти фактора действуют на изменение уровня в противоположных направлениях. Вот почему при топочных возмущениях явление «набухания» проявляется в меньшей степени.

Возмущение из-за изменения температуры питательной воды может произойти при изменении количества работающих подогревателей высокого давления (ПВД), что вызовет изменение режима работы экономайзера. При увеличении температуры питательной воды и постоянном обогреве увеличивается парообразование в испарительном контуре. В результате этого уровень в барабане будет повышаться. В дальнейшем увеличение парообразования при постоянном расходе пара приведет к повышению давления в барабане и, следовательно, к уменьшению удельного объема пара, что вызовет снижение уровня. Переходный процесс при возмущении температурой питательной воды аналогичен приведенному на рис. 14.9, а .

Типовая ACP питания содержит следующие элементы: первичные измерительные преобразователи (датчики) уровня, расхода пара; регулирующие устройства; коммутирующую и управляющую аппаратуру; исполнительные механизмы; регулирующие органы.

Применяемая в настоящее время схема регулирования уровня в барабанах котлов приведена на рис. 14.10, а.

Необходимость применения сравнительно сложной системы регулирования обусловлена наличием в современных котлах высокого давления своеобразного эффекта «вскипания» уровня.

Рис. 14.10. Трехимпульсная схема регулирования уровня
в барабане парового котла

Надежность работы котельного агрегата во многом определяется качеством регулирования уровня. Повышение уровня ведет к аварийным последствиям, так как возможен заброс воды в пароперегреватель, что вызовет выход его из строя. В связи с этим к точности поддержания заданного уровня предъявляются очень высокие требования.

Сигнал по уровню Н б является корректирующим импульсом, который необходим для динамической стабилизации процесса регулирования, а также для устранения неточности характеристик датчиков по расходу питательной воды и перегретого пара. В случае неисправности или неверных показаний основного датчика уровня оператор может переключить регулирование на вспомогательный датчик уровня, при этом вспомогательный датчик уровня становится основным, а основной датчик уровня – вспомогательным. По вспомогательному датчику уровня производится сигнализация рассогласования показаний датчиков уровня.

Сигнал по расходу питательной воды G п.в поддерживает материальный баланс между расходом воды и пара (то есть регулятор стремится уравнять расход воды и пара), делает регулирование более стабильным и независимым от изменения давления питательной воды.

Сигнал по расходу пара G п.п позволяет регулятору быстрее реагировать на изменение нагрузки, также получать нужную величину и знак (направление движения ИМ) регулирования.

Основным узлом регулятора питания является процессор (электронный прибор типа РС29 или микропроцессорный контроллер типа «Ремиконт»), в котором соответствующим образом суммируются сигналы по уровню в барабане, расходу перегретого пара и расходу питательной воды и сравниваются с заданием.

Обобщая имеющийся опыт по динамике уровня в барабанных котлах, можно принять для расчетов, что

W об (p ) = (ε/p ) e – p τ ,

где ε = 10 3 /F б (р в – р п) мм/кг; F б – площадь зеркала испарения барабана котла, м 2 ; р в, р п – плотности воды и пара линии насыщения, кг/м 3 ; τ – время запаздывания, с.

Величина запаздывания τ расчету не поддается и определяется экспериментально. Значение τ в зависимости от давления в барабане котла Р б находится в пределах 7–12 с.

При Р б = 13 кг/см 2 из таблиц термодинамических свойств воды и водяного пара р в = 171,3 кг/м 3 ; р п = 31,96 кг/м 3 .

Регулирование питания барабанного котельного агрегата водой.

Автоматизация питания барабанных котлоагрегатов предусматривает автоматическое управление питанием водой как при условиях нормального протекания эксплутационных режимов работы котла, так и при режимах пуска и останова котельного агрегата.

В свою очередь нормальные эксплутационные режимы работы могут протекать при постоянном и переменном (скользящем) давлении свежего пара.

Показателем соответствия материального баланса между паром и водой – расхода свежего пара и расхода питательной воды служит уровень в барабане котла. Отклонение уровня воды в барабане от среднего значения характеризует наличие небаланса между притоком питательной воды и расходом пара. Оно (отклонение) происходит также вследствие изменения паросодержания пара в пароводяной смеси подъемных труб за счет колебаний давления пара в барабане котла или изменений тепловосприятия испарительных поверхностей нагрева.

Так, при увеличении расхода пара в первый момент после возмущения уровень воды в барабане возрастает в результате резкого уменьшения давления пара, что в свою очередь приводит к увеличению паросодержания в подъемных трубах циркуляционного контура и росту уровня. Это явление называется набуханием уровня.

При изменении нагрузки котла и, как следствие, изменении его паропроизводительности средний уровень воды должен поддерживаться постоянным.

Максимально допустимые отклонения уровня воды в барабане составляют + 100 мм от среднего значения, установленного заводом-изготовителем. При этом средний уровень не обязательно должен совпадать с геометрической осью барабана. Снижение уровня ниже видимой части водомерного стекла, установленного на барабане котельного агрегата, считается «упуском» воды, а превышение его верхней видимой части – «перепиткой». Расстояние между этими критическими отметками составляет 400 мм.

Снижение уровня ниже места присоединения опускных труб циркуляционного контура может привести к нарушению питания и охлаждению водой подъемных труб, нарушению их прочности в местах стыковки с корпусом барабана, а в наиболее тяжелых случаях и пережогу.

Чрезмерное повышение уровня может привести к ухудшению действия внутрибарабанных сепарационных устройств, заносу солями пароперегревателя, а также забросу частиц воды в турбину, что может явиться причиной тяжелых механических повреждений лопаток ее ротора.

Снабжение барабана водой осуществляется по одной, реже двум ниткам трубопроводов питательной воды, одна из которых служит резервной.

Схема автоматического регулирования питания котельного агрегата. В АСР питания котла водой реализован принцип комбинированного регулирования по возмущению – при изменении расхода пара или питательной воды и отклонению – при изменении уровня воды в барабане котла.

Регулятор питания должен обеспечить постоянство среднего уровня воды независимо от нагрузки котла и возмущающих воздействий (Рис. 12.7).

В АСР питания используют для этих целей трехимпульсный регулятор питания. Сигналы по возмущению: расход свежего пара D n , расход питательной воды D n в. Сигнал по отклонению: уровень в барабане котельного агрегата H б. Сигнал по расходу питательной воды используется как выключающий для снятия в статике сигнала по расходу пара.

Регулятор питания перемещает регулировочный орган на линии питательной воды при появлении сигнала небаланса между расходами питательной воды и перегретого пара. Помимо этого он воздействует на положение клапана при отклонении уровня воды в барабане котельного агрегата от заданного значения. Использование сигналов D n и D n в обеспечивают быстродействие АСР питания, сигнал H б – заданную точность поддержания уровня в барабане.

В схеме измерительного блока регулятора питания датчики D n , D пв и H б включены таким образом, что при понижении уровня воды в барабане котлоагрегата, увеличении расхода пара, уменьшении расхода питательной воды, они действуют в одном направлении – в сторону открытия питательного клапана, а при повышении уровня, уменьшении расхода пара и увеличении расхода питательной воды в сторону закрытия питательного клапана.

Рис. 12.7 Принципиальная схема регулирования питания барабана котла.

1-экономайзер, 2-барабан котла, 3-пароперегреватель, 4-регулятор питания, 5-датчик уровня, 6-задатчик, 7-датчик расхода пара, 8-датчик расхода питательной воды, 9-регулятор производительности, 10-питательный клапан, 11-питательный насос, 12-гидромуфта, 13-электродвигатель, 14 – дифференциальный манометр.

В качестве регулировочных органов питания используются шиберные клапаны и клапаны золотникового типа.

При полном сбросе нагрузки на котле вследствие повышения давления пара в барабане возможно срабатывание предохранительных клапанов. Количество пара, проходящее через эти клапаны не учитывается датчиком расхода пара. Регулятор питания при этом становится двухимпульсным и будет поддерживать заниженный уровень в барабане в соответствии с неравномерностью регулятора по уровню. Поэтому необходимо выбирать минимально возможную величину неравномерности по уровню, обеспечивающую приемлемые динамические качества АСР питания.