Система автоматического регулирования и защиты котлов

Система автоматического регулирования предназначена для регулирования и поддержания заданных параметров работы парового котла.

Как правило, система обеспечивает регулирование следующих параметров:

- давление пара в паровых котлах (регулирование расхода топлива в соответствии с заданной нагрузкой котла);

- регулирование температуры топлива, поступающего к форсункам котла;

- поддержание необходимого коэффициента воздуха (регулирование подачи воздуха в котел);

- регулирование уровня воды в котле;

- регулирование температуры пара (при необходимости);

- регулирование параметров работы основного оборудования (топливных и питательных насосов, котельных вентиляторов и т.д.).

Для выполнения указанных функций система автоматического регулирования главных котлов – САР включает в свой состав регуляторы горения, питания и регулятор давления (расхода) воздуха. При необходимости поддержания заданного значения температуры перегретого пара в состав системы входит регулятор температуры пара.

САР главных котлов по сути представляет собой разрозненные регуляторы, конструктивно входящие в состав различных систем котла. Так, регуляторы горения и температуры топлива конструктивно входят в состав топливной системы котла; регулятор давления (расхода) воздуха входит в состав системы подачи воздуха; регулятор питания котла входит в состав питательной системы. Каждый из них выполняет свою определенную функцию, а их работа взаимосвязана условно режимом работы котла.

В основном системы регулирования главных котлов выполняются на основе гидравлических регуляторов, рабочей средой которым служит питательная вода. Питательная вода на систему рабочей воды котельной автоматики отбирается от одной из ступеней питательного насоса. В современных системах могут устанавливаться отдельные электронасосы системы рабочей воды котельной автоматики. В этом случае устанавливается, как правило, не менее двух насосов, один из которых является основным, второй – резервным. Резервный насос должен запускаться автоматически в случае падения давления в системе рабочей воды автоматики ниже определенного аварийного значения (при аварии основного насоса). Вода от насосов САР подается на сервоприводы регулирующих клапанов: ДРП, сервопривод клапана подачи пара к котельному вентилятору (добавительной паровой турбине ТНА) и к струйным усилительным реле. Слив воды осуществляется в цистерну рабочей воды автоматики или в конденсатно-питательную систему КТЭУ.

В современных условиях все чаще применяются САР главных котлов на основе аппаратно-программных комплексов (микропроцессорной техники), которые обеспечивают:

- автоматизированный ввод в действие подготовленных главных котлов при работающих вспомогательных механизмах;

- автоматическую работу котлов на различных нагрузочных режимах;

- работу одного котла в автоматическом режиме а второго – в дистанционном или ручном (для двухкотельной установки);

- автоматическое регулирование основных параметров работы котла;

- прием информации и ее обработку о параметрах работы ТНА (для высоконапорных котлов);

- контроль состояния котла;

- дистанционное управление регулирующей арматурой;

- ручное управление регулирующей арматурой с местных постов управления горением, питанием и подачей воздуха;

- аварийную защиту котла по аварийным параметрам;

- выдачу сигналов в локальные системы управления вспомогательными механизмами;

- взаимодействие с системой РУЗ ГТЗА;

- остановку котла с пульта управления котельной установкой;

- сигнализацию состояния работающего котла, основных его параметров, представление информации по параметрам работы котла на пульте оператора котельной установки;

- аварийную и предупредительную сигнализацию при выходе основных параметров за допустимые пределы.

Система защиты предназначена для предотвращения аварии котла в нештатных ситуациях.

Защита котлоагрегата обычно производится по следующим аварийным параметрам:

- при достижении давления пара в котле более чем на 5 %
превышающего рабочее значение;

- при разрывах трубопровода питательной воды или главного паропровода;

- при срыве факела в топке котла;

- при повышении или понижении уровня воды в паровом коллекторе до аварийного значения.

Система защиты также служит для экстренной (в течение 1 ÷ 2 сек.) остановки котла оператором котельной установки путем воздействия вручную на быстрозапорное устройство – БЗУ.

Дополнительно к перечисленному, в высоконапорных котлах система защиты срабатывает в следующих аварийных ситуациях:

- при угрозе возникновения помпажа осевого компрессора;

- при увеличении частоты вращения ротора ТНА выше допустимой;

- при падении давления в системе смазки ТНА ниже допустимого значения.

В систему защиты котла обычно входят следующие устройства:

- импульсные и главные предохранительные клапаны, расположенные на паровом коллекторе котла;

- быстрозапорное устройство котла – БЗУ, включающее в себя главный и вспомогательный стопорные клапаны с сервоприводами, отключающие котел от магистралей перегретого и насыщенного пара (вспомогательный стопорный клапан на некоторых типах котлов может иметь только ручной привод, в этом случае он в состав БЗУ не входит), и быстрозапорный топливный клапан, отключающий котел от топливной магистрали;

- невозвратно-запорный питательный клапан, предотвращающий упуск воды из котла при разрыве питательного трубопровода.

В систему защиты ВНК, дополнительно к перечисленному, входят следующие устройства:

- командный блок, расположенный на ТНА и предназначенный для выдачи управляющего сигнала на БЗУ котла для остановки котлоагрегата по сигналам защиты ТНА;

- быстрозапорный клапан ТНА, предназначенный для быстрого прекращения подачи пара на добавительную турбину ТНА;

- заслонка перепуска воздуха, обеспечивающая снятие нагрузки с ТНА по воздуху и перепускающая воздух с напора ТНА в атмосферу;

- клапан блокировки ТНА по маслу, предназначенный для остановки котлоагрегата при падении давления масла в системе смазки ТНА и предотвращающий пуск ТНА без смазки.

При использовании САР котла на базе аппаратно-программных комплексов, сигналы по аварийным параметрам котла вырабатываются в АПК и передаются на исполнительные органы системы защиты.