锅炉房仪表控制系统

单元11锅炉房仪表控制系统,目录,11.1锅炉房安全附件,安全阀是一种自动泄压报警装置。当锅炉工作压力超过允许工作压力时，安全阀会自动开启，迅速泄放出足够多的蒸汽，同时发出音响报警，以便采取必要措施，降低锅炉压力。当锅炉压力下降到工作压力时，安全阀又会自动关闭，从而使锅炉能在允许的工作压力范围内安全运行，防止锅炉因超压而引起爆炸。在热水锅炉上安装安全阀，是当锅炉因汽化等原因引起超压时，能够起泄压、报警作用。可见，如安全阀选配得当，操作正确，就可避免发生锅炉超压事故。,根据安全技术监察规程规定，蒸发量大于0.5t/h的蒸汽锅炉或额定热功率大于1.4MW的热水锅炉，至少装设两个安全阀。对于蒸发量小于或等于0.5t/h的蒸汽锅炉或额定热功率小于或等于1.4MW的热水锅炉，至少装设一个安全阀。在省煤器出口处（或入口处）和蒸汽过热器出口处也都必须装置相应的安全阀，以确保运行的安全可靠。安全阀应垂直地安装，尽可能装在锅筒、集箱的最高位置上。为了不影响安全阀动作的准确性，在安全阀与锅筒、集箱之间，不得装有取用蒸汽的出汽阀和阀门。,11.1锅炉房安全附件,安全阀有静重式、杠杆式、弹簧式和脉冲式等多种形式。其中，杠杆式安全阀和弹簧式安全阀为供热锅炉最常用。杠杆式安全阀是利用杠杆原理制作而成的，如图11.1所示。它通过阀杆将重锤的重力作用在阀芯上，当锅炉蒸汽压力大于重锤和力臂的乘积时，阀芯就被顶起，蒸汽排出。反之，阀门关闭，排汽停止。此型安全阀的开启压力，可借助移动重锤与阀芯距离来调整。此型安全阀结构简单，动作灵活准确，又易于调节，因此应用甚广。,11.1锅炉房安全附件,弹簧式安全阀如图11.2所示,它是利用弹簧变形时产生的弹力通过阀杆作用在阀芯上，其弹簧的弹力大小则靠调节螺丝的松紧来加以调整。当锅炉蒸汽压力超过弹簧弹力时，弹簧即被压缩，阀杆上升而阀门开启，蒸汽迅即排出。弹簧式安全阀结构紧凑，灵敏轻便，可在任意位置安装，能承受振动而不泄漏。但由于弹簧的弹性会随时间和温度的变化而改变，可靠性较差。锅炉安全阀的总排汽量，必须大于锅炉最大连续蒸发量，并保证在锅筒和蒸汽过热器上所有安全阀开启后，锅筒内的蒸汽压力不得超过设计压力的1.1倍。,11.1锅炉房安全附件,蒸汽过热器安全阀的排汽量，应保证在该排汽量下过热器有足够的冷却，不至将过热器烧损。为了确保在排汽开始后锅炉压力不至继续升高，安全阀喉径不得小于25mm。锅筒和蒸汽过热器的安全阀起始压力应按表11.1（见P156）的规定进行调整和校验。省煤器的安全阀起始压力应为装设地点工作压力的1.1倍。安全阀启闭压力差一般应为整定压力的4%7%，最大不超过10%。如整定压力小于0.30MPa时，最大启闭压力差为0.03MPa。,11.1锅炉房安全附件,根据蒸汽锅炉安全技术监察规程规定，锅炉上必须有一个安全阀即“控制安全阀”，按表11.1中较低的整定压力进行调整。对有蒸汽过热器的锅炉，控制安全阀必须装置在过热器出口集箱上，以保证安全阀开启时过热器的安全阀先启动，并有蒸汽流过，避免过热器烧损。为了防止安全阀的阀芯与阀座粘住，应定期对安全阀做手动排放试验。试验时，锅筒内的压力应不小于安全阀开启压力的75%。此外，安全阀一般应装设排汽管，排汽管应尽量直通室外，以防排汽伤人，同时还要保证有足够的排汽截面，以使排汽畅通。在排汽管底部，还应装有接到安全地点的疏水管，在排汽管和疏水管上均不允许装置阀门。,11.1锅炉房安全附件,锅炉上的任一安全阀经校验后，应加锁或铅封，每年应至少校验一次。安全阀校验应在锅炉运行状态下进行，校验后，安全阀的整定压力、回座压力、密封性等校验结果应放入锅炉技术档案。,11.1锅炉房安全附件,11.1锅炉房安全附件,图11.1重锤杠杆式安全阀,11.1锅炉房安全附件,图11.2弹簧式安全阀,压力表是用来测量和显示锅炉汽、水系统工作压力的仪表。根据蒸汽锅炉安全技术监察规程规定，每台锅炉必须装有与锅筒蒸汽空间直接相通的压力表，以监视锅炉在允许的工作压力下安全运行。在给水管的调节阀前、可分式省煤器出口、过热器和主蒸汽阀之间，都应装置压力表。锅炉常用的压力表为弹簧管式压力表，它构造简单，准确可靠，安装和使用也很方便。为了目视清晰，压力表的安装位置距操作平面不超过2m时，压力表的表盘直径,11.1锅炉房安全附件,应不小于100mm，表盘最大刻度范围最好为锅炉工作压力的2倍。对于额定蒸汽压力小于2.5MPa的蒸汽锅炉和热水锅炉，压力表的精度应不低于2.5级。而且，压力表应装置在操作时便于观察和冲洗的地方，同时应保证有足够的照明亮度。压力表的装置、校验和维护应符合国家计量部门的规定。压力表装用前应校验，并在刻度盘上划红线指示工作压力。压力表装用后每半年至少校验一次，校验后必须铅封，并注明校验的日期。,11.1锅炉房安全附件,为防止压力表损坏，要避免受振动、高温和冰冻的影响。压力表下应装置存水弯管，以积存冷凝水，使蒸汽不至直接与弹簧管接触，免受过热和启闭时的冲击。钢管存水弯管内径不应小于10mm。在压力表和存水弯管之间，应装旋塞或三通阀，以便更换压力表和吹洗存水弯管。压力表的连接管不准有漏气、漏水现象，否则会降低压力表的实际指示值。,11.1锅炉房安全附件,高低水位警报器，是一种当锅炉内水位达到最高或最低允许限度时，能自动发出报警信号的装置。高低水位警报器的构造形式有多种，按照所装部位的不同，可分装在锅筒内和锅筒外两类。但它们的工作原理，都是利用浮体随锅炉内水位的升降变化而自动发出警报信号的。图11.3为一装置于锅筒外的高低水位警报器，由筒体内的杠杆、竖杆、连杆、重锤、吊架、限位杆、针形阀和汽笛等部件组成。重锤被固定在左侧竖杆上，而重锤则被固定在右侧竖杆上；上下重锤、体积相等，质量不同，略大于。,11.1锅炉房安全附件,当锅炉内水位处于正常水位时，重锤沉浸于水中，重锤悬于蒸汽空间，杠杆保持平衡，针形阀处于关闭状态，汽笛无声音。当锅炉内水位上升到最高水位时，重锤浸入水中受到水的浮力作用而将左侧竖杆向上推，使杠杆左端上翘，从而打开针形阀，汽笛啸鸣发出警报。当锅炉内水位下降至最低水位时，重锤露出水面，浮力减小，此刻重锤下沉而将右侧竖杆向下拉，杠杆右端下降，针形阀开启使汽笛鸣响，发出报警信号。此外，还有电导式水位报警器，其原理是借锅炉水的导电性，使继电器回路闭合，输出信号作为报警及控制之用。,11.1锅炉房安全附件,11.1锅炉房安全附件,图11.3高低水位警报器,11.2锅炉房热工仪表,流量计指的是流体的流量测量，按其作用原理可分为面积式、差压式、流速式、容积式等。流体的数量用体积表示时，称为体积流量，其单位用m3/h、L/h等表示。流体数量用质量表示时，则称质量流量，其单位用t/h、kg/h等表示。目前在工业锅炉设备中，测量液体、蒸汽和气体流量主要是使用差压式流量计，它主要由节流装置、引压管和差压计三部分组成。,温度计按其测量范围可分为低温温度计（测量550以下，统称温度计）和高温温度计（测量550以上，统称高温计）。按其测量的方法，分为接触式和非接触式两大类。目前常用的工业用温度计的种类、工作原理和使用范围如表11.2（见P159）所示。,11.2锅炉房热工仪表,水位表是用于显示锅炉水位的热工仪表，常见的水位表有玻璃管和玻璃板式两种。玻璃管水位表由汽、水连接管，汽、水旋塞，玻璃管及放水旋塞等部件组成。它结构简单，价格低廉，但容易破裂，因此必须加装安全防护罩，以免万一玻璃管破裂时汽水伤人。玻璃管水位表的公称直径有15mm和20mm两种。玻璃板式水位表是由金属框盒、玻璃板以及汽、水旋塞组成。这种玻璃板具有耐热、耐碱腐蚀的性能，而且在内外温差较大时，能承受其弯曲应力，加之在玻璃板观察区域的平面上还制作有几条纵向槽纹，形成加强筋肋，所以不易横向断裂，比较安全可靠，不需装设防护罩。,11.2锅炉房热工仪表,为了防止水位表发生故障，无法如实显示锅内水位，规程规定每台锅炉至少应装两个彼此独立的水位表。但额定蒸发量小于或等于0.5t/h的锅炉、电热锅炉，以及额定蒸发量小于或等于2t/h且装有一套可靠的水位控制装置的锅炉，可只装设一个水位表。对于额定蒸发量大于或等于2t/h的锅炉，还必须设置高低水位警报器，并要求用不同的报警信号来区别高低水位的警报。热工仪表应安装在便于观察的地方，且有良好的照明，易于检查和冲洗。如热工仪表距操作面较远时，应加装远程显示装置，控制室内应有两个可靠的远程显示装置，运行中必须保证有一个直读式仪表正常工作。,11.2锅炉房热工仪表,11.3锅炉自动控制方案,锅炉自动化控制在于通过一整套包括检测、显示、自动调节、操作控制、信号保护等设备，组成一个完整的监控系统，以确保锅炉安全、经济运行，为改善工作人员的劳动条件，提高劳动生产率创造必要的条件。（1）自动检测用检测元件和显示仪表或其他自动化设备，对锅炉的热工参量（如压力、温度、流量等）进行连续测量和显示，为自动调节和热工保护提供检测信号，同时为企业经济核算提供数据。,（2）程序控制对某一设备进行单个操作，或对某一工艺系统的多台设备按一定规律进行启动、停止及正常运行等一系列操作自动化。（3）自动调节当对象工况改变时，通过自动调节设备使某些被调量能自动地保持在所要求的范围内，以适应外界负荷的要求，并使锅炉保持在较经济的工况下运行。,11.3锅炉自动控制方案,（4）热工信号、保护及连锁当锅炉运行参数超过规定值时，发出声光信号，提醒工作人员注意并即时采取有效措施，以保证正常生产，或自动地按一定顺序操作某些设备或紧急停止锅炉运行。,11.3锅炉自动控制方案,锅炉自动化控制的范围是指控制所涉及的对象，它一般包括：（1）锅炉机组的自动化；（2）水处理系统的自动化；（3）供热系统的自动化；（4）汽轮发电机组的自动化；（5）仪表用压缩空气系统的自动化；（6）除氧给水系统的自动化；（7）减压减温器系统的自动化。,11.3锅炉自动控制方案,在确定锅炉自动化控制技术方案时，应以确保经济运行、生产安全为原则。从实际出发，力求设计合理，经济可靠，技术先进。自动化设备的选型，应根据生产要求，选用性能稳定可靠、有一定精度、定型生产的设备。控制方式是指工作人员为监视和控制热力设备和运行方式所采取的方法，其主要内容是决定控制盘的布置位置和所能完成的监控任务。它综合反映了热工自动化水平。因此，控制方式是锅炉自动化控制设计首先要确定的主要原则问题。,11.3锅炉自动控制方案,控制方案的设计包括控制方式的选择、控制室和控制室内盘台的布置位置等。控制方式一般分为就地控制和集中控制两类。,11.3锅炉自动控制方案,各类锅炉，它们的流程和操作控制有共同之处也各有特点。锅炉运行中一些主要热工变量的控制系统有控制汽包水位、控制蒸汽压力、控制炉膛压力、控制蒸汽温度、维持经济燃烧。除了上述几类主要的控制系统之外，还有各类热工检测仪表和保持水质、蒸汽合格的分析仪表，以及报警、连锁系统等。,11.3锅炉自动控制方案,在实际的工程设计中，必须根据锅炉的类别、规模、等级和工艺生产的具体要求，依据主体工程自动化的水平来综合考虑锅炉的自动控制设计方案。,11.3锅炉自动控制方案,当供汽量变化时，相应调节供水量，维持水位稳定在允许的范围内。常见的仪表给水自动控制系统见图11.4。调节器接受三个信号：蒸汽流量、给水流量和锅筒水位，通过电动执行机构控制给水阀的开度。,11.3锅炉自动控制方案,11.3.4.1给水控制系统,11.3锅炉自动控制方案,图11.4仪表给水自动控制系统,锅炉燃烧过程控制主要包括燃料量、空气量及炉膛负压的控制。对链条炉来说，其控制对象