Котлоагрегат КОАВ-63 назначение, принцип работы, электропитание

Лекция 7

Электрические системы автоматики и контроля судовых технических средств

«САУ котлоагрегатами КОАВ-63, КОАВ-200»

Цели: Изучить систему автоматического управления котлоагрегатами КОАВ-63, КОАВ-200. Развитие технического мышления, технической лексики. Усовершенствование навыков работы с электрическими схемами.

Курсант должен:

Знать:

- требования Регистра к системам автоматизации судовых котлоагрегатов

- принципы управления котлоагрегатами

- параметры и виды защиты котлоагрегатов

уметь:

- читать схему управления котлоагрегатом КОАВ-63, КОАВ-200 , находить в ней характерные неисправности

Материал для изучения:

Котлоагрегат КОАВ-63. Судовой котлоагрегат газотрубный автоматизированный водо­грейный предназначен для отопления су­довых помещений при замкнутых системах водяного отопления.

Принцип работы водогрейного котла за­ключается в сжигании топлива, подаваемого в топку котла, при сгорании которого нагре­вается вода, поступающая в систему отопле­ния. Дизельное топливо подается насосом к форсунке, распыляется и перемешивается с воздухом, нагнетаемым в топку с помощью вентилятора. Нагревание воды осуществля­ется через поверхности нагрева котла. Горя­чая вода подается в систему отопления и воз­вращается в котел с помощью циркуляци­онных насосов.

Электрооборудование котлоагрегата пи­тается переменным трехфазным током напря­жением 220 В, потребляемая мощность со­ставляет 1,2 кВт. Схема котлоагрегата (рис. 1) предусматривает управление автома­тическое и вручную, защиту и сигнализацию.

Перед началом работы тумблер Т1 уста­навливается в положение «Автомат» или «Вручную», тумблер Т2 — в положение «Ре­вун включен», автоматические выключатели A1, А2, АЗ и выключатель B1 переводятся во включенное положение. При этом включа­ются в работу циркуляционные насосы, и по­лучает питание схема управления.

Контроль температуры воды в котле осу­ществляется комбинированными реле КРМ, которые подают сигналы в схему щита ав­томатического управления, (ЩАУ) на вклю­чение горения топлива при температуре воды 60 ⁰ С (КРМ2 — для открытой системы отоп­ления) или 75⁰С (КРМ4 — для закрытой системы) и на отключение горения топлива при температуре 80 или 90 ⁰С (соответствен­но КРМ1 — для открытой и КРМЗ — для закрытой систем).

Автоматическая работа. При температуре воды в котле, соответствующей замкнутому состоянию контакта реле ниж­него рабочего значения (КРМ2 или КРМ4), получают питание и срабатывают реле K1 и К6. Замыкающий контакт реле К1 включа­ется в цепи катушки магнитного пускателя КМП1, который срабатывает и своими глав­ными контактами подключает электродвига­тель вентилятора и топливного насоса к сети. Топка котла продувается воздухом. Замыкаю­щий контакт К6 замыкается в цепи транс­форматора зажигания (ТрЗ), подготавливая его к работе.

Размыкающие контакты реле K1 и К6 размыкаются в схеме электронного реле вре­мени, снимая положительный потенциал с базы транзистора ПП1 и отрицательных по­люсов конденсаторов С5 и С6. Конденсаторы заряжаются через резисторы R3—R5, напря­жение из заряда стабилизируется стабили­тронами Д6, Д7.

С начала заряда конденсаторов отрица­тельное значение потенциала на базе тран­зистора ПП1 постоянно возрастает, и при­мерно через 15 с, необходимых для продувки топки, стабилитрон Д8 пробивается и тран­зисторы ПП1, ПП2 открываются (выдержка времени регулируется резистором R4). Реле К2 срабатывает, его замыкающий контакт включает реле КЗ, а замыкающий контакт КЗ замыкается в цепи катушки реле К4. Реле К4 включает в работу трансформатор зажи­гания ТрЗ и электромагнитный клапан ЭК с электромагнитом постоянного тока и вы­прямителем. Высокое напряжение вторичной обмотки трансформатора ТрЗ прикладыва­ется к электродам зажигания топлива ЭЗ. Через электромагнитный клапан ЭК топливо поступает к форсунке, распыляется и под­жигается электроискровым пробоем между электродами.

В результате воспламенения топлива фоторезистор ФР освещается, его сопротивление падает, а ток через резистор R14 возрастает. Это приводит к увеличению отрицательного значения потенциала на базе транзистора ППЗ, который открывается. Открывается также транзистор ПП4, включая реле К5, размыкающий контакт которого разрывает цепь питания катушки реле К6, а замыкаю­щий контакт К5 шунтирует контакт реле КЗ в цепи катушки реле К1. Уставка срабаты­вания реле при определенной освещенности в топке устанавливается резистором R14. Реле К6 отключается, его замыкающий кон­такт отключает цепь трансформатора зажи­гания ТрЗ, а размыкающий контакт соеди­няет через резистор R6 базу транзистора ПП1 с положительным полюсом питания.

Если при пуске котла образование факела в течение 4 с не произошло, то после разряда конденсаторов C5, С6 через резистор R9 тран­зисторы ПП1, ПП2 и реле К2 отключаются.

С помощью контактов реле К2 отключается реле КЗ и включаются реле К7, К12. Замы­кающий контакт КЗ размыкается в цепи ка­тушки реле К4, которое отключает от сети электромагнитный клапан ЭК и трансформа­тор зажигания, в то время как вентилятор продолжает продувку топки.

Реле К7, K12 становятся своими контактами на самоблокировку и включают соответ­ственно обобщенную световую Л6 и зву­ковую ЗВЛП, ЗВ сигнализацию о неисправ­ности и сигнальную лампу Л9 «Обрыв факела»

Транзисторы ПП1, ПП2 запираются, от­ключая реле К2, контакты которого, размы­каются в цепи, соединяющей эмиттер транзи­стора ПП1 с положительным полюсом пита­ния и цепи катушки реле КЗ. Реле КЗ отключа­ется, размыкая замыкающие контакты в цепи катушки реле Р4 и цепи разряда конденсато­ров С6, С6 и замыкая размыкающие контак­ты КЗ в цепи катушки реле К1 и цепи заряда конденсаторов С5, С6.

Через 15±2 с последовательно срабаты­вают реле К2, КЗ, как было описано выше. Размыкающий контакт КЗ отключает реле К1, замыкающий контакт которого разрывает цепь питания катушки магнитного пускателя КМП1. Электродвигатель вентилятора и топ­ливного насоса останавливается. Повторно в действие котлоагрегат вводится только после обесточивания схемы и включения с помо­щью переключателя В1.

Если топливо воспламенилось и вода на­гревается, через некоторое время размыкается контакт реле нижнего температурного уровня КРМ2 или КРМ4, но котел продолжает ра­ботать до достижения температуры воды, равной уставке срабатывания датчика верх­него значения КРМ1 или КРМ3. Цепь ка­тушки реле К4 размыкается, и реле отключа­ет своим контактом электромагнитный клапан ЭК и цепь зажигания топлива. Подача топли­ва в топку прекращается, и факел гаснет. Сопротивление фоторезистора ФР увеличи­вается. транзисторы ПП3, ПП4 запираются, и реле К5 отключается. Размыкающий кон­такт К5 включает реле К6, которое своим контактом размыкает цепь, защищающую транзистор ПП1. Конденсаторы С5 и С6 заря­жаются через резисторы R3—R5. В резуль­тате через 15 ±2 с включается реле К2, а затем КЗ, которые отключают котлоагрегат, как и в случае невоспламенения топлива.

При снижении температуры воды в котле до нижнего рабочего значения контакт реле КРМ2 замыкается и начинается новый цикл работы котлоагрегата.

Защита и сигнализация при автоматическом управлении. При закрытой системе отопления, в случае сраба­тывания датчиков предельных (верхнего и нижнего) значений давления воды в котле ПДВ и ПДН, включаются реле К8, К9, кото­рые встают на самоблокировку и замыкают свои контакты в цепи сигнальных ламп Л8, Л7, а также в цепи реле обобщенной зашиты К7. Реле К7 встает на самоблокировку, включает обобщенную АПС (световую и зву­ковую) и отключает реле К4. Далее, котел автоматически выводится из работы анало­гично случаю невоспламенения факела.

В случае обрыва факела во время работы котла снижается ток фоторезистора ФР, за­крываются транзисторы ППЗ, ПП4, отключа­ются реле К7, К12. Котел останавливается так же, как при невоспламенении факела. При снижении давления топлива перед фор­сункой до недопустимого значения отсечной механический клапан прекращает его поступ­ление к форсунке. Факел гаснет, котлоагрегат отключается, как в предыдущем случае.

При открытой системе отопления вместо датчика ПДН применяется дистанционный датчик уровня воды в расширительном баке ДДУ. Датчик ПДВ не подключается.

Звуковая сигнализация при необходимости отключается переводом тумблера Т2 в поло­жение, при котором на щите ЩАУ загорается лампа Л5.

Пуск котлоагрегата после устранения причин, вызвавших срабатывание защиты, выполняется пакетным переключателем В1, который сначала отключается, а затем вклю­чается вновь.

Управление вручную. Тумблер Т1 устанавливается в положение «Вручную», выключатель В1 и автоматические выключа­тели A1—АЗ —в положение «Включено». Электродвигатель электровентилятора и топ­ливного насоса пускается нажатием кнопки КП1 «Пуск» магнитного пускателя КМП1. После продувки топки в течение 20 с вручную открывают быстрозапорный форсуночный клапан и нажимают кнопку зажигания КЗ. Реле КЗ срабатывает, замыкает цепь катуш­ки реле К4, через контакт которого включа­ется электромагнитный клапан ЭК и транс­форматор зажигания. После воспламенения факела кнопку КЗ отпускают.

Котлоагрегат останавливают, прекращая подачу топлива к форсунке быстрозапорным клапаном. В результате погасания факела отключается реле К5, через контакт которого включаются реле К7 и K12. Контакт реле К7 отключает питание магнитного пускателя КМП1, который отключает электродвигатель вентилятора и топливного насоса от сети. Одновременно через контакт реле K12 вклю­чается лампа Л9 «Обрыв факела».

При управлении вручную, после отключе­ния котлоагрегата или его остановке в ре­зультате срабатывания защиты, топку не продувают.

В схеме котлоагрегата предусмотрена сиг­нализация о наличии питания Л1. Для пита­ния цепей постоянным током, напряжением 28 используются трансформатор Тр2 и вы­прямитель на диодах Д1—Д4, на выходе ко­торого включен блок стабилизации напряже­ния на транзисторах ПП5—ПП8 и стабили­троне Д5. Для фильтрации напряжения пре­дусмотрены конденсаторы С2—С4. Зашита цепей управления осуществляется предохра­нителями, электродвигателя ЭД1—тепловы­ми реле ТР1, ТР2 магнитного пускателя КМП1. Для защиты электронных приборов от э. д. с. самоиндукции при размыкании це­пей катушек электромагнитных реле парал­лельно катушкам включены диоды Д9, Д11— Д13. В схеме использованы также развязы­вающие диоды, резисторы, помехозащитные конденсаторы, штепсельные разъемы.

Рис. Водогрейный газотрубный котел КОАВ 6

Автоматическое управление автономных водогрейных котлов. Средства автоматизации водогрейных котельных установок обеспечивают ввод в действие и остановку котлов в зависимости от температуры воды в них, осуществляют подпитку котлов водой, а также сигнализацию и защиту при остановке топливного насоса, погасании факела или невоспламенении топлива. В качестве автоматических средств широкое распространение на судах получили унифицированные однотипные электромеханические средства управления установок.

Рассмотрим принцип действия таких средств на примере огнетрубного (газотрубного) автоматизированного вспомогательного котла КОАВ 200 (рис. 3). К передней части топки котла крепят форсунку 5, устройство для воспламенения топлива и направляющий трубопровод для подачи воздуха. Электрическая часть системы управления включает: регулятор 2 температуры воды, фоторезистор 4, трансформатор зажигания топлива с электродами зажигания 3, регуляторы 10 температуры воздуха в помещениях и электродвигатели 12.

Для пуска установки переключатель на щите управления устанавливают в положение «Автомат». Под напряжением в этом случае оказываются электродвигатель циркуляционного насоса 11, прокачивающего воду через систему отопления, электродвигатель 7 и трансформатор с электродами зажигания 3. Электродвигатель 7 вводит в действие вентилятор 6 и топливный насос 9, соединенный трубопроводом с расходной топливной цистерной 8 и форсункой 5. Топливо воспламеняется дугой, возбуждаемой трансформатором между электродами зажигания 3. При появлении факела в топке фоторезистор 4 своими контактами размыкает цепь электродов зажигания. В случае невоспламенения топлива контакты фоторезистора удерживают под током цепь электродов зажигания в течение 10 с с момента пуска топливного насоса. Если топливо не воспламенится за этот период, реле времени разрывает цепь управления электродвигателя 7. Аналогично действует фоторезистор и при обрыве факела.

Регулятор 2 представляет собой термобаллон, заполненный ацетоном.

При изменении температуры воды в котле давление паров ацетона передается через сильфон и шток на контактную пластину микропереключателя. Последний замыкает цепь управления, когда температура воды в котле понижается до 80 °С и, наоборот, отключает котельную установку с повышением температуры воды до 110 °С. Аналогично действуют и регуляторы 10 температуры воздуха. При температуре воздуха в помещении 22 °С они размыкают цепь управления циркуляционных насосов 11, а при снижении температуры воздуха в помещениях до 16 °С снова подключают их к отопительным батареям 13.

Подпитка котла водой из пневмоцистерны производится автоматически через редукционный клапан 1, срабатывающий при падении давления в котле до 0,18 МПа.

Рис. 3. Схема системы управления котла КОАВ 200

Контрольные вопросы:

Котлоагрегат КОАВ-63 назначение, принцип работы, электропитание