Проектная документация автоматизации котельной установки. Учебно-методическое пособие

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Управления и системного анализа теплоэнергетических и социотехнических комплексов»

В. И. НЕМЧЕНКО Г.Н. ЕПИФАНОВА М.В. ЗАИКИНА

ПРОЕКТНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ АВТОМАТИЗАЦИИ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Самара Самарский государственный технический университет

2017

1

Дополнительный титульный экран непериодического электронного издания – 1

Издается по решению редакционно-издательского совета СамГТУ

УДК 621.18(075.8)

ББК 31.3я73

Немченко В.И.

Проектная документация автоматизации котельной установки [Элек-

тронный ресурс]: учеб.-метод. пособ. / В.И. Немченко, Г.Н. Епифанова, М.В. Заикина; – 2-е изд.доп. и перераб. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2017. – 1 электрон. опт. диск.

Даны сведения о состав проекта, методика чтения схем и монтажных чертежей, принципы составления схем внешних электрических трубных проводок, варианты монтажа регулирующих органов и исполнительных механизмов.

Предназначено для практического изучения характеристик и конструктивных особенностей котельной установки средней мощности Е-25-1,4 и проекта ее автоматизации на базе шита автоматизации Щ-К1.

Рассчитано на студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника» по специализации «Автоматизация технологических процессов в теплоэнергетике и теплотехнике» очной и заочной форм обучения, а также для специалистов, занимающихся вопросами проектирования и монтажа АСУ ТП

Рецензент д-р техн. наук А.И. Щелоков

Минимальные системные требования:

Windows XP, Vista, MS Office

©В.И. Немченко, ГН. Епифанова, М.В. Заикина, 2017

©Самарский государственный технический университет, 2017

2

ВВЕДЕНИЕ

Данная работа предназначена для практического изучения характеристик и конструктивных особенностей котельной установки средней мощности Е-25-1,4 (КЕ-25С) как объекта автоматизации. В качестве технических средств автоматизации рассмотрен комплект приборов и регуляторов на базе щита управления Щ-К1 (Московский завод тепловой автоматики). Рассмотрены методики проектирования схемы соединений и подключений внешних проводок, а также монтажа исполнительных механизмов.

Изучение состава проектной документации, схем и монтажных чертежей автоматизации котельной установки проводится по учебному проекту автоматизации. Закрепление теоретического материала проводится в лабораторном практикуме, который предусматривает:

изучение состава проекта автоматизации промышленной котельной установки Е-25-1,4 на базе щита автоматизации Щ-К1;

чтение схем и монтажных чертежей щита Щ-К1. Проверка комплектации щита и составных изделий;

составление схем внешних электрических и трубных проводок щита.

Проверка качества монтажа изделия и действия схем блокировки, сигнализации, защиты, и автоматического управления;

изучение вариантов монтажа регулирующих органов и исполнительных механизмов для различных схем автоматического управления.

1.ПАРОВОЙ КОТЕЛ Е-25-1,4Р (КЕ-25С) КАК ОБЪЕКТ АВТОМАТИЗАЦИИ

Котел типа Е-25-1,4Р (КЕ-25С) производительностью 25 т/ч с рабочим давлением 1,4 МПа предназначен для производства насыщенного и перегретого пара, идущего на технологические нужды промышленных предприятий, в системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

3

Топочная камера котла шириной 2710 мм. Полностью экранирована трубами 51 2,5 мм (степень экранирования 0.8). Трубы всех экранов приварены к верхним и нижним камерам 219 8 мм. Топочная камера по глубине разделена на два блока. Каждый из боковых экранов (правый и левый) переднего и заднего топочных блоков образует самостоятельный циркуляционный контур. Верхние камеры боковых экранов в целях увеличения проходного сечения на входе в пучок расположены асимметрично относительно оси котла. Шаг труб фронтового и боковых экранов – 55 мм, шаг труб заднего экрана – 100 мм. Трубы заднего экрана выделяют из топочного объема камеру догорания. На наклонном участке труб уложен слой огнеупорного кирпича толщиной 65 мм. Объем топочной камеры – 61м3.

Для улучшения циркуляционных характеристик фронтового экрана на нем устанавливаются шесть циркуляционных труб 76х3 мм. Площадь лучевоспринимающей поверхности нагрева – 91 м2.

Третьим поставочным блоком котла является блок конвективного пучка с двумя барабанами (верхним и нижним) внутренним 1000 мм. Длина верхнего барабана – 7000 мм, нижнего 5500 мм. Толщина стенки барабана котлов с рабочим давлением 1,4 МПа – 13 мм, материал – сталь 16ГС. Ширина конвективного пучка по осям крайних труб – 2320 мм. В таком пучке отсутствуют пазухи для размещения пароперегревателя, что существенно улучшает смывание конвективного пучка. Поперечный шаг труб в пучке составляет 110 мм (за исключением среднего, равного 120 мм), продольный – 95 мм. Площадь поверхности нагрета конвективного пучка равна 407 м2.

Первые три ряда труб на входе в котельной пучок имеют шахматное расположение с поперечным шагом S = 220 мм. Увеличение шага в два раза по сравнению с остальными рядами позволяет увеличить проходное сечение на входе в пучок, частично перекрытое потолком топочной камеры.

Все блоки котла Е-25-1,4 (два топочных и один конвективный) собирают на отдельных опорных рамах. На раму передается через

4

опору камер, экранов и барабана вес элементов блока котла под давлением, вес обвязочного каркаса, а также вес обмуровки с обшивкой.

Площадки котла Е-25-1,4 расположены в местах, необходимых для обслуживания арматуры котла.

Пароперегреватели котлов Е-25-1,4 изготавливался из труб32 3 мм. У котлов с температурой перегрева 225 и 250 °С пароперегреватель выполнен трѐхниточным, регулируемым, с вертикальным расположением труб, а у котлов с температурой перегрева 370 °С – не дренируемым. На рисунке дана схема расположения арматуры котла.

Периодическая продувка

1КП

Схема расположения арматуры котла Е-25-1,4Р (КЕ-25-14С):

1кп – периодическая продувка; 2н – насыщенный пар; 1к – котловая вода; 1 – питательная вода; 1кн – непрерывная продувка; 1ф – ввод фосфатов; 2но – отбор проб пара; 1ко – отбор проб воды; 2нс – пар на собственные нужды; LI – водомерное стекло; LT – отборное устройство уровнемера; LE – дифференциальный уровнемер; РI – манометр

При установке пароперегревателя часть труб конвективного пучка не устанавливается. Два пакета перегревателя располагаются по обе стороны барана. Сепарационное устройство располагается в

5

верхнем барабане. Первичная сепарация осуществляется в отбойных щитах с козырьками. Окончательно пар очищается от влаги горизонтальным жалюзийным сепараторов, расположенным на расстоянии 300 мм от среднего уровня воды в барабане. Равномерный подвод пара к жалюзийному сепаратору обеспечивается размещенным над сепаратором дырчатым листом с отверстиями 8 мм.

Хвостовые поверхности состоят из одноходового по воздуху воздухоподогревателя с поверхностью нагрева 228 м2, обеспечивающего подогрев воздуха до 145 0С и установленного за ним по ходу газов чугунного экономайзера с поверхностью нагрева 646 м2.

Для сжигания каменных и бурых углей под котлом устанавливается механическая топка ТЧЗМ 2.7/5.6, которая состоит из чешуйчатой цепной решетки обратного хода и двух пневматических забрасывателей с пластинчатым питателем ЗП-600. Активная площадь зеркала горения равна 13,4 м2. Топочные устройства ТЧЗМ 2.7/5.6 предназначены для сжигания каменных и бурых углей с максимальным размером куска до 50 мм и с содержанием мелочи 0 – 6 мм не более 50%. Допустимая влажность каменного угля – не более 8%, бурого – не более 40%.

Решетка приводится в движение при помощи привода ПТ-1200, который имеет бесступенчатое регулирование частоты вращения изменением числа оборотов двигателя постоянного тока. Скорость движения решетки с приводом ПТБ-1200 изменяется в пределах 0,92 – 18,4 м/ч.

Котел оборудован системой возврата уноса и острого дутья. Выпадающий в конвективном пучке унос оседает в четырех зольниках и возвращается в топочную камеру для дожигания при помощи воздушных эжекторов по прямым трубам 76 3 мм через заднюю стенку. Шесть сопл острого дутья 29 мм расположены в задней стенке топки на высоте 1150 мм от решетки. Воздух в систему острого дутья и возврата уноса подается от высоконапорного вентилятора производительностью 2000 м3/ч и полным напором 3,8 кПа (380 кгс/м2).

Котел снабжен контрольно-измерительными приборами и необходимой арматурой. Котел имеет два предохранительных клапана, один из которых контрольный. У котлов с пароперегревателем кон-

6

трольный предохранительный клапан устанавливается на выходном коллекторе пароперегревателя.

На котле устанавливается один водоуказательный прибор прямою действия и два сниженных указателя уровня, из которых один поставляется комплектно с котлом, а второй с автоматикой.

На верхнем барабане котла установлен манометр, а при наличии пароперегревателя манометр устанавливается и на выходном коллекторе пароперегревателя. На верхнем барабане также размещается главный паровой вентиль или задвижка (у котлов без пароперегревателя), вентили для отбора проб пара, отбора пара на собственные нужды и ввода химикатов. На заднем днище верхнего барабана на патрубке непрерывной продувки расположены запорный и регулирующий вентили. На днище нижнего барабана установлен вентиль, на патрубке прогрева — обратный клапан, а на патрубке периодической продувки установлены два запорных вентиля или запорный и регулирующий вентили. На линиях периодической продувки из всех нижних камер экранов установлено по два запорных вентиля. На паропроводе обдувки установлены дренажные вентили для отвода конденсата, при прогреве линий и запорные вентили для подачи пара к обдувочному прибору.

На питательных трубопроводах перед экономайзером устанавливаются обратные клапаны и запорные вентили; на питательной линии, идущей через экономайзер (перед обратным клапаном), установлен регулирующий клапан питания, который соединяется с исполнительным механизмом автоматики котла.

На котлах Е-25-1,4 без пароперегревателя устанавливаются три обдувочных прибора, а в котлах с пароперегревателем – два прибора, которые крепятся на боковой стенке конвективного блока котла. Обдувочная труба выполняется из жаропрочной стали Х18Н12Т. Диаметр сопл обдувочного аппарата – 12 мм. Обдувочная труба вращается от привода электродвигателя, экраны и пучки очищаются через лючки на боковых стенках ручными переносными обдувочными при-

7

борами при давлении пара не выше 0.7 – 1,0 МПа или сжатого воздуха до 4 МПа.

Котлы Е-25-1,4 (без решетки и хвостовых поверхностей нагрева) поставляются заказчику тремя транспортабельными блоками. Обмуровка топочных блоков котла состоит из шамотобетона толщиной 25 мм по сетке и известково-кремнеземистых плит толщиной 105 мм. Обмуровка боковых стен конвективного блока котла состоит из плит ШЛБ-1 толщиной 65 мм, известково-кремнеземистых плит толщиной 105 мм и газоуплотнительной штукатурки из асбозурисовелитовой мастики по сетке толщиной 17 мм. Обмуровка задней стенки предусмотрена толщиной 100 мм. Материал обмуровки – асбовермикулитовые плиты.

Котѐл комплектуется вентилятором ВДН-12,5 с электродвигателем А02-91-6 мощностью 55 кВт с частотой вращения 1000 об/мин. Для очистки дымовых газов применяется золоуловитель БЦ-2 6 7.

Нормы качества питательной воды и пара должны соответствовать требованиям ГОСТ 20995-75. Солесодержание котловой воды первой ступени испарения не должно быть более 3000 мг/кг для котлов без пароперегревателя и более 2000 мг/кг – для котлов с пароперегревателем. Солесодержание котловой воды второй ступени испарения должно быть не более 4500 мг/кг.

Котлы Е-25-1,4 могут работать в диапазоне давлений 0,7 – 1,4 МПа. С уменьшением рабочего давления КПД котлоагрегата не уменьшается.

При работе на пониженном давлении предохранительные клапаны на котле и дополнительные предохранительные клапаны, устанавливаемые на соединенном с котлом оборудовании, должны быть отрегулированы на фактическое рабочее давление.

Паровые котлы типа Е-25-1,4 производительностью 25 т/ч со слоевым топочным устройством выпускаются Бийским котельным заводом.

8

2. ЩИТ АВТОМАТИЗАЦИИ ТИПА Щ-КI

Назначение. Щиты типа Щ-КI выполнены в соответствии с типовыми проектами котельных и предназначены для автоматизации котлов серии КЕ и ДКВР, сжигающих каменные или бурые угли, производительностью от 4 до 25 т пара/ч.

Щит и комплект аппаратуры, предназначенной для работы с ним, обеспечивает:

а) автоматическое регулирование давления пара и уровня воды в барабане котла, расхода воздуха и разряжения в топке;

б) оперативный контроль разряжения в топке, напора воздуха под решеткой, температуры дымовых газов перед дымососом и силы тока электродвигателя дымососа, установленными на щите приборами;

в) дистанционное управление электродвигателями дутьевого вентилятора, дымососа, пневмомеханических забрасывателей, вентилятора возврата уноса, цепной решетки и ИМ регуляторов;

г) светозвуковую сигнализацию об отклонении уровня в барабане котла, уменьшении разряжения в топке, понижении давления воздуха под решеткой и понижении давления воздуха в бункере.

Конструкция и состав щита. Щит (ШШ-ЗД 2200х600х600, ГОСТ

3244-68) шкафной бескаркасный с задней дверью высотой 2200 мм, шириной и глубиной 600 мм выполнен из листовой стали толщиной 2 мм.

Коммутация электрических цепей внутри щита (рис.2.1) может быть осуществлена монтажным установочным проводом сечением 1 мм2 марки ПВ, ПР или ПРЛ. На концы проводов, подходящих к клеммникам и электроаппаратуре, одеваются маркировочные оконцеватели. Жгут забандажирован и укреплен на специальных скобах.

На фасаде щита и внутри его размещены следующие приборы и аппаратура указанные в табл. 1.1.

9

Комплектность поставки. В комплект поставки входят щит, паспорт, техническое описание и инструкция по эксплуатации, ящик упаковочный.

10