Способ автоматического регулирования режима работы электродного котла и устройство для его осуществления

 

Изобретение позволяет повысить экономичность работы котла путем более точного и плавного ее регулирования. Контроль и поддержание заданного значения электропроводимости ρ воды в котле осуществляется сбросом ее независимо от общей мощности котла. Измерительные электроды (ИЭ) 3 и 4 расположены параллельно поверхности воды в котле на уровне трубы 12 сброса отработанной воды с установленным в ней электромагнитным клапаном 15 сброса. При работе котла в результате испарения воды увеличивается концентрация солей в воде и снижается ее ρ. При этом значение тока в ИЭ увеличивается пропорционально снижению ρ воды, если глубина погружения их осей ниже минимально допустимого уровня воды в котле на величину H≥0,5<SP POS="POST">.</SP>L, где L - расстояние между осями ИЭ. Таким образом, подбором оптимальных значений величины тока возврата реле 23, скоростей сброса и подачи воды можно обеспечить наиболее экономичный режим сброса при любой величине рабочей мощности котла. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 10 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gD 4 F 22 D 5/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБ ЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4108268/24-06 (22) 16. 06. 86 (46) 07.04.89. Бюл. N- 13 (71) Казахское научно-производственное объединение механизации и электрификации сельского хозяйства (72) О.Ю,Крашенинников, О,В,Крашенинникова, Л.А.Баранов, Ж.M ..Медетбаев и Ф .А. Юс упов (53) 621 . 182. 26 (088.8) (56) Патент СССР У 776575, кл. F 22 D 5/26, 1974. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМА РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДНОГО КОТЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение позволяет повысить экономичность работы котла путем более точного и плавного ее регулирования. Контроль и поддержание заданного значения электропроводимости р во1 ды в котле осуществляется сбросом ее

ÄÄSUÄÄ 147.1026 А1 независимо от общей мощности котла.

Измерительные электроды (ИЭ) 3 и 4 расположены параллельно поверхности воды в котле на уровне трубы 12 сброса отработанной воды с установленным в ней электромагнитным клапаном 15 сброса, При работе котла в результате испарения воды увеличивается концентрация солей в воде и снижается ее .(3, При этом значение тока из ИЭ увеличивается пропорционально снижению р воды, если глубина погружения их осей ниже минимально допустимого уровня воды в котле на величину

h О, 5 1, где 1 — расстояние между о сями ИЭ . Так им об ра зом, подбором оптимальных значений величины тока возврата реле 23, скоростей сброса и подачи воды можно обеспечить наиболее экономичный режим сброса при любой величине рабочей мощности котла.

2 с. и 1 s.ï ô-ëû, 10 ил.

147!026

Изобретение относится к энеpreтике, в частности к управлению процессами получения пара в электродных котлах, Целью изобретения является повышение экономичности работы котла.

На фиг.l изображена система для осуществления способа автоматического регулирования мощности электродного котла; на фиг.2 - электрическая схема управления; на фиг.3 - продолжение схемы управления; на фиг.4 - пример выполнения измерительных электродов в котле с пластинчатыми элект- 15 родами; на фиг.5 - сечение А-А на фиг.4; на фиг.6 - то же, в котле с цилиндрическими электродами; на фиг.7 сечение В-В на фиг.6; на фиг.8 - по- . перечный разрез проводящего объема 20 стержневых электродов различного диаметра; на фиг,9 - то же, для стержней одинакого диаметра; на фиг.10то же, в процессе кипения на стержневых электродах, 2S

Устройство содержит (фиг,1-7) электродный котел 1 с рабочими электродами 2, установленными вертикально, и измерительными электродами 3 и 4, .установленными горизонтально на глубину от минимально допустимого уровня 5 воды в котле, значение которой рассчитывается по формуле

h 0,5.1, где h — расстояние от плоскостиосей З5 стержневых электродов до минимально допустимого уровня воды в котле;

1 - расстояние между осями стерж. ней, при этом максимальная 40 объемная мощность этих электродов не зависит от высоты и отвечает соотношению .

Gy Ь 0 3к.р Чр где6 " объемйая мощность электро" :45 ф / дов, не зависящая от высоты, при температуре кипения и минимально допустимом удельном электросопротивлении . Г: воды S0 к - удельная теплота преобразования;

Ч - средняя скорость подъема пузырей пара, Зона расположения электродов 3 55 и 4 отделена от электродов 2 изолирующим экраном 6. Измерительный электрод 3 электрически связан с электродом 2 металлическими шпильками 7. Остальные электроды подключены к сети питания электрическими проводами 8-10.

К котлу 1 подключены подводящая труба 11 для подачи в него свежей воды труба 12 для сброса отработанной воды, установленная на уровне измерительных. стержневых электродов 3 и 4, патрубок 13 отвода пара.

В подводящей трубе 11 расположен электромагнитный клапан 14, а в трубе 12 — электромагнитный клапан 15.

В электрическом проводе 10 установлен датчик 16 тока, которым в данном случае служит трансформатор тока.

Выводы датчика 16 соединены проводами 17 и 18 с реле 19 тока, имеющим контакт 20 в цепи питания электромагнитного клапана 14, В проводе 18 установлен резистор 21, позволяющий устанавливать необходимую мощность котла, контролируемую по прибору 22, В проводе 8 установлено реле 23 тока, имеющее контакт 24 в цепи питания электромагнитного клапана 15.

Дополнительно устройство содержит (фиг.2"4) автоматический выключатель 25, магнитный пускатель 26, предохранители 27 цепи управления, промежуточные реле 28 контроля обрыва фаз, злектроконтактный манометр 29, включающий через промежуточное реле 30 электромагнитный клапан 15 сброса воды и отключающий котел через пускатель 26 в случае превышения установленного давления в котле, лампу 31 сигнальную в цепи управления, включенную через сопротивление 32, кнопку "Пуск" 33, кнопку -"Стоп" 34, тумблер 35 переключения режима работы . "Ручной" — разомкнут; "Автоматический" " замкнут.

Способ осуществляется-следующим образом.

Котел 1 запускается в работу включением выключателя 25 .и кнопки 33в ручном режиме управления по давлению, или тумблера 35 †.в автоматическом режиме управления по давлению, при этом наличие напряжения в фазах контролируется реле 28, и, если подводящая сеть исправлена, то напряжение через магнитный пускатель 26 подается на электроды 2 и измерительные электроды 3 и 4, Одновременно напряжение подается в цепь управления, о чем свидетельствует лампа 31, и че-

pcs нормально закрытый контакт 20 ре1471026 ле 19 тока на катушку электромагнитного клапана 14, который открывается и подает воду в котельную через трубу 11. Уровень воды в котле поднимается и ток растет до величины, значение которой контролируется через датчик 16 тока, реле 19. Когда ток,протекающий по проводам 17 и 18 через реле 19, станет больше величины его уставки, реле размыкает свой контакт 20 и подача воды в котел прекращается, вода в котле выкипает, мощность котла и ток в электродах падают до тех пор, пока реле 19 не возвращается в исходное положение и не замыкает свой контакт 20, тогда мощность котла снова возрастает, таким образом мощность котла незначительно колеблется возле заданного значения.

Величину этих колебаний легко свести к минимуму, подобрав реле с минимальным коэффициентом возврата.

Повышение допустимого значения давления в котле приводит к срабаты- 25 ванию электроконтактного манометра 29. (фиг, 2), ко торый чере з промежуточное реле 30 и пускатель 26 отключает электрод 2 и включает клапан 15 до снижения давления. Величина снижения 30 давления контролируется уровнем возврата электроконтактного манометра 29 в автоматическом режиме (тумблер 35 замкнут) или повторным запуском схемы в ручном режиме (тумблер 35 разом- 35 кнут) через кнопку 33, Заданная величина мощности может быть изменена не обязательно изменением уставки реле, а для простоты ее регулирования в проводе 18 установлен 40 резистор 21, с помощью которого во время работы котла можно установить необходимые значения мощности в пределах ее регулирования, контролируя ее по прибору 22 или по шкале, нане- 45 сенной возле резистора, Резистор подбирается таким образом, что величина уставки реле 19 устанавливается при максимальном его сопротивлении и максимальной мощности котла. В процессе регулирования не меняются уставки реле, а уменьшается величина сопротивления резистора, увеличивается ток от датчика 16 тока, протекающий по проводам 17 и 18.

Стабилизация заданного значения мощности и плавного ее регулирования осуществляется за счет того, что / воды в котле контролируется и управ-. ление клапанами 15 осуществляется независимо от общей мощности котла путем измерения величины тока в электродах 3 и 4, выполненных в данном случае иэ стержней, расположенных параллельно поверхности воды в котле, Проводящее пространство этих электродов отделено от основных электродов диэлектрическим экраном 6, при этом электрод 3 связан электрически и закреплен на одном из электродов 2 с помощью шпилек 7, а величина тока в электроде 4 контролируется реле 23, имеющим нормально открытый контакт 24 в цепи управления клапаном 15.

В результате испарения воды при работе котла увеличивается концентрация солей в воде и снижения ее

Это приводит к увеличению тока в измерительных электродах. Значение тока в измерительных электродах увеличивается пропорционально л воды в случае, если глубина погружения их осей ниже минимально допустимого уровня воды в котле на величину

h 0,51 где 1 — расстояние между осями и зме ритель ных эл ек тродов .

Иначе величина тока в них уменьшается вместе со снижением уровня воды в котле и снижение р, вызывающее снижение уровня воды в котле при постоянной его мощности, контролируемой реле 19, не вызывает увеличения тока в измерительных электродах и реле 23 не срабатывает, хотя Р в котле меньше минимально допустимого, Прн соблюдении MHHHMGJIbHQH высоты погружения измерительных элек тродов согласно соо тношенню h О, 5 1 обесп ечена независимость величины мощности и объемной мощности G от их высоты.

Ток в измерительных электродах Зи 4 увеличивается пропорционально снижениюр в котле до начала электрического пробоя между ними, начинающегося согласно экспериментальным данным при 5=3 г p „ V.

Поэтому предварительно котел за" полняют водой, имеющей минимально допустимое удельное сопротивление (), и, измеряя ток, протекающий в проводе 8, устанавливают равную ему вставку на реле 23, Постепенно снижаясь при работе котла повышают величину тока, протекающего через электроды 3 и 4 и катушку реле 23, до величины его уставки, Срабатывая, реле 23 эа14710 мыкает свой контакт 24 в цепи управления электромагнитным клапаном 15 и начинается сброс воды из котла через трубу 12, расположенную на уровне осей измерительных электродов 3 и 4, При этом уровень воды в котле падает даже при открытом клапане 14, так как диаметр трубы 11 меньше диаметра трубы 12, а скорость сброса воды из 10 котла выше скорости ее подачи за счет избыточного давлений в котле. Таким образом, уровень воды в котле быстро падает до определенной величины ниже минимально допустимого уровня воды в 15 нем, при которой значение тока в измерительных электродах обеспечивает возврат реле 23 и закрытие клапана 15, прекращающего сброс. Расположение трубы 12 на уровне осей измеритель-, 20 ных электродов 3 и 4 обеспечивает сброс до нуля, почти равного осей сброс до нуля, почти равного уровню осей электродов, всей воды из верхней части котла, содержащей максимальное количество солей и накипи независимо от первоначального сброса уровня воды в котле. Таким образом, обеспечивается сброс воды, дифференцированный по уровню, а не по време- 30 ни, и это обеспечивает режим наибольшей экономичности сброса при любой величине рабочей мощности котла и по-зволяет значительно упростить схему управления сбросом, так как в ней все элементы контроля продолжительности сброса заменяются одной величиной коэффициента возврата реле 23, Подобрав реле с нужным коэффициентом возврата, а также величины скоростей 40

1 сброса и подачи воды, устанавливается практически любой нужный уровень сб ро са, ко то рый п рн э том б уде т наиболее экономичным при любой мощности котла. 45

Когда реле 23 возвращается в исходное положение, сброс прекращается и начинается, дозаполнение котла свежей водой, При этом в один из перио@Ов дозаполнения, в момент закипания воды на измерительных электродах воды вокруг них оказывается близким к минимально допустимому значению Pg .

Тогда ток закипания, протекающий через электроды 3 и 4, вызывает срабатьпвание реле 23, которое в данном случае будет ложным и приводит к сни - жению экономичности и невозможности

26 последующего запуска котла. Чтобы этого не произошло максимальное значение тока в измерительных электродах I закипания — ток закипания при — должно отличаться от тока кипения Ik не более, чем на величину погрешности срабатывания реле тогда ток закипания при любом 0 большем p „всегда будет меньше величины установки реле 23. Для этого необходимо, чтобы максимальная (при p ) объемная мощность измерительных электродов 3 и 4 независящая от высоты, отвечала соотношению: (р «0,3r p„V где r — удельная теплота парообразокВт с вания кг

, — плотность пара, кг/м З;

V — скорость подъема пузырей пара м/с

G - объемная мощность стержневых электродов, независящая от высоты, вычисленная при минимально допустимом удельном электрическом сопротивлении воды при температуре кипения, Вт/м

Остановка котла производится нажатием кнопки 34 при отключенном тумблере 35.

Провод 8 может быть подключен к проводу 10 (фиг.1), к нулевому проводу и проводу 9 (фиг.3, показано пунктиром), Электрод 3 не обязательно должен быть подключен к электроду 2 он может быть изолирован от всех элек тродов также как элек трод 4

„Ф провода электродов 3,4 могут быть выведены через проходные изоляторы из

1 котла и соединены между собой последовательно с катушкой реле 23, в этом случае напряженйе на электродах 3 и 4 обеспечивается потенциалом, передаваемым через воду с рабочих электродов 2, зависящим от расположения измерительных и формы рабочих элек тродов .

Отложение накипи на измерительных электродах 3 и 4 мало, так как плотность тока на их поверхности меньше, чем у рабочих электродов, а условия циркуляции вокруг горизонтальных стержней лучше чем у вертикальных рабочих электродов . Работа измеритель-. ных электродов до очередной плановой очистки накипи с электродов котла

147!026 происходит без какой-либо коррекции уставки реле 23, 1

Формула и зо бре те ния

Я а 0,3г pð Ч, / где G — максимально-допустимая удельная мощность измерительных кВт электродов, r — удельная теплота парообразокВт с вания кг кг

Р плотность пара, 30

1 ° Способ автоматического регулирования режима рабо ты элек тродного котла путем измерения величины электрического тока в электродах котла и повышения ее до максимального значения добавлением свежей воды в котел и изменения сброса отработанной воды,отличающийся тем,что, с целью повышения экономичности рабо- !5 ты котла, измеряют величину электрического тока в дополнительно установленных измерительных электродах и по нему осуществляют изменение сброса отработанной воды, поддерживая менее 20 установленного значения величину тока в измерительных электродах, удель- ная мощность которых выбирается по соотношению

V — скорость подъема пузырей м пара, 2. Устройство автоматического регулирования режима работы электродного котла, имеющего корпус, патрубок разбора пара, патрубок подачи и сброса воды, содержащее электромагнитные клапаны, установленные на патрубках подачи и сброса воды, соединенные со схемой управления, электроды, установленные в корпусе, часть которых выполнена в виде цилиндрических стержней, расположенных в плоскости, параллельной поверхности воды, о т л и -. ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения экономичности расстояние от плоскости осей электродов, расположенных в плоскости, параллельной поверхности воды, до минимально допустимого уровня воды в котле определяется из соотношения

h 0,5.1 где h — расстояние от плоскости осей стержневых электродов до минимальнодопустимого уровня;

1 — расстояние между осями стержневых электродов.

3. Устройство по и ° 2 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения схемы управления, патрубок сброса воды расположен на уровне стержневых электродов.

1 471026

1471026

1471026

М .У

Составитель М,Лазутов

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Васильева

Редактор Г,Волкова

Заказ 1576/42 Тираж 38l Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101