3.9Устройство и принцип действия водогрейных котлов
Рассмотрим устройство и принцип действия водогрейного котла на примере котлоагрегата типа КОАВ.
Все оборудование агрегата – собственно котел, вспомогательные механизмы, средства автоматики, контрольно-измерительные приборы смонтированы на одной раме.
Устройство водогрейного котла КОАВ-63-1 показано на рис. 66.
|
Рисунок 66 – Котлоагрегат КОАВ-63-1
|
Корпус котла представляет собой сварную конструкцию, состоящую из следующих деталей: обечайки 10, усиленной ребрами жесткости 13; плоских переднего 18 и заднего 5 днищ, являющихся трубными досками; жаровой трубы 17; дымогарных труб 21 и 22.
К заднему днищу приварена перегородка б, которая вместе с выступающей снизу обечайкой образует цилиндрическую боковую стенку задней газовой камеры 3. Камера закрывается поворачивающейся на шарнирах 20 крышкой 4, внутренняя полость которой соединяется посредством перепускной трубы 1 с водяным пространством котла.
Шарниры 20 представляют собой пробковые краны. Такое крепление крышки позволяет сохранить герметичность водяной системы котла при открытии крышки. С помощью откидных болтов 23 крышка плотно прижимается к боковым стенкам камеры. К, заднему днищу приварена также перегородка 7, которая вместе с выступающей обечайкой образует боковую стенку дымника 9, закрываемого крышкой 10. В верхней части дымника в обечайку вварен дымовой патрубок 11. Передняя газовая камера 14 образована передним днищем, выступающей обечайкой и крышкой 15, которая крепится к обечайке на фланцах. Передняя и задняя газовые камеры необходимы для образования трехходового движения продуктов сгорания (по жаровой трубе, по трубам 22, 21).
На верхней части обечайки размещен приемный коллектор 12; к нему присоединены трубы от циркуляционных насосов и системы подпитки.
Внизу крышки и в перепускной трубе имеются пробки 2 для слива воды. Через пробку 8 удаляется воздух из крышки при заполнении ее водой. Жаровая труба изнутри футерована карборундовыми кольцами 16, переднее кольцо образует фурму. К крышке 15 крепится топочное устройство.
Котлоагрегат КОАВ-63-1 имеет систему автоматического управления, защиты и сигнализации (рис. 67), благодаря которой работа котла может происходить без вахты.
|
 – трубопровод подпитки;
 – трубопровод циркулирующей воды;
 – трубопровод топливный;
 – трубопроводы импульсные;
 – электроцепи;
|
Рисунок 67 – Схема автоматического управления котла типа КОАВ
|
Котлоагрегаты типа КОАВ могут работать в закрытой и открытой системах теплоснабжения судна. При работе котлоагрегата в открытой системе вода в котле и в системе находится под давлением 0,1МПа, а ее температура регулируется в пределах 95(±5)÷75(±5)°С. Для регулирования температуры воды применяется комбинированное реле (типа КРМ) 11, которое включает или отключает электродвигатель 18 при достижении предельных значений температуры.
Защиту котла осуществляет фотореле 10, предназначенное для контроля за процессом горения в топке. В случае срыва факела прекращается подача топлива и воздуха путем отключения электродвигателя 18. Перепускной клапан 16 поддерживает давление в топливном трубопроводе перед форсункой 12 в пределах 0,75÷0,75 (±0,05)МПа. Быстродействующий отсечной клапан 13 прекращает подачу топлива при падении давления топлива перед форсункой ниже 0,6МПа.
Предохранительный клапан 4 предназначен для выпуска воды из котла при увеличении давления до 0,19МПа. Подпитка котла пресной водой производится автоматически через редукционный клапан 1 при падении давления в котле ниже 0,08МПа.
Электрическое зажигание осуществляется от трансформатора 8, соединенного с электродами 9 высоковольтным проводом. На случай неисправности автоматики предусмотрен переход на ручное управление.
На щите автоматического управления 6 располагаются все пусковые устройства и выключатели для автоматического и ручного управления котлом, сигнальные лампы, кнопка для разжигания котла при ручном управлении и звонок 7. Перед форсункой находятся манометры давления воды в котле и топлива, а также термометр 3 для измерения температуры воды в котле.
При работе котлоагрегата в открытой системе вода в котле и в системе теплоснабжения находится под давлением водяного столба расширительного бака, который сообщается с котлом через трубопровод 5. Регулируемый диапазон температуры воды в котле при этом составляет 80÷60°С.
Вентилятор 19 и топливный насос 17 (типа ТЗН-1,5) приводятся в действие от одного электродвигателя 18. До и после топливного насоса установлен фильтр-отстойник 15. Два циркуляционных насоса 20 (типа ЭНЦ 1,7/1,5) забирают охлажденную воду от потребителей горячей воды 21 и подают в приемный коллектор 2, осуществляя, таким образом, циркуляцию в замкнутой системе теплоснабжения. Подпитка котла производится в расширительный бак, поэтому редукционный и предохранительный клапаны, а также реле давления не устанавливаются.
3.10Устройство и принцип действия утилизационных котлов
Наиболее распространены газотрубные утилизационные водогрейные котлы. К ним относятся котлы типов КАУ и КУВ, основные характеристики которых приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Основные характеристики утилизационных водогрейных котлов
Характеристика
|
КАУ-1,7
|
КАУ-4,5
|
КАУ-6
|
КУВ-75
|
КУВ-100-1
|
Тепловая мощность котла, кВт
|
29
|
52
|
84
|
87
|
116
|
Рабочее давление воды, МПа
|
0,13
|
0,13
|
0,13
|
0,37
|
0,37
|
Температура газов до котла, °С
|
400
|
400
|
400
|
260
|
470
|
Мощность двигателя, кВт
|
225
|
450
|
660
|
–
|
–
|
Поверхность нагрева, м2
|
1,7
|
4,5
|
6,0
|
8,0
|
10,0
|
Масса котла с водой, кг
|
354
|
562
|
880
|
1630
|
1575
|
Масса котла без воды, кг
|
304
|
482
|
770
|
1220
|
1285
|
На рис. 68 изображен котел КУВ-100, который состоит из корпуса, газоперепускной камеры 9, нижней 14 и верхней 1 газовых камер, изоляции (она не показана), арматуры. Корпус выполнен из цилиндрической обечайки 5, нижней 6 и верхней 3 трубных досок и приваренных к ним труб 4 (101шт.) диаметром 38×3мм. Материал трубок – сталь 10. Остальные элементы котла изготовлены из Ст. 3.
Для наблюдения за состоянием труб, удаления шлама на обечайке имеются четыре круглых отверстия 16 диаметром 100мм.
В камере 9 смонтирована заслонка консольного типа 10 которая автоматически ставится либо в нижнее положение (котел отключен), либо в верхнее (котел включен).
|
Рисунок 68 – Утилизационный котел КУВ-100
|
Для осмотра, монтажа и демонтажа заслонки предусмотрен люк с крышкой 7. Газоперепускные устройства вместе с трубой 8 располагаются вне котла, так как при внутреннем расположении труба явилась бы поверхностью нагрева и повышалась бы температура воды во время пропуска по ней газов.
В приемной камере для ее чистки имеется крышка 11. Патрубок 13 служит для отвода воды в случае течи труб. Через отверстие 12 спускают гудрон.
На котле установлены клапаны и кран спуска гудрона. На верхней камере предусмотрены два обушка 2 для транспортировки котла и раскрепления его на судне.
Вода входит в котел снизу через клапан 15, подогревается от 65 до 95°С и выходит из котла через клапан, расположенный сверху на противоположной входу стороне.
Автоматическое поддержание заданной температуры горячей воды на выходе из котла происходит путем перестановки заслонки 10 в нижнее или верхнее положение, осуществляемое сервомотором. Сервомотором управляет измерительное устройство, чувствительным элементом которого является температурный датчик, реагирующий на изменение температуры воды в верхней части котла.
В модернизированном варианте котла КУВ-100-1 заслонка имеет рычаги, благодаря которым устраняется вибрация и шум, возникающие при ее работе, и обеспечивается более плотное прилегание заслонки.
На рис. 69 показан водогрейный котел типа КАУ-4,5. Такие котлы устанавливаются в основном на судах речного флота.
|
Рисунок 69 – Утилизационный водогрейный котел КАУ-4,5
|
Выпускные газы двигателя (как и в рассмотренных выше котлах типа КУВ) омывают изнутри трубы 5, которые вварены в трубные доски 2 и 6. Различие состоит в том, что газоперепускное устройство и обводной канал располагаются внутри котла. Чтобы уменьшить теплоотдачу от перепускной трубы 3, ее заключают в трубу 4 с газовым зазором между ними. Благодаря этому практически не происходит нагрева воды при движении газов по перепускной трубе.
Труба 3 в верхней части не имеет жесткой заделки и может свободно перемещаться вдоль оси вследствие температурного расширения.
Перестановка консольной заслонки 1 при достижении температуры воды 75÷90°С осуществляется автоматически с помощью сервомотора, приводимого в действие сжатым воздухом. Котел может работать при вертикальном, горизонтальном и наклонном положениях.
Список используемой литературы
Аристов Ю.К. Судовые вспомогательные механизмы и системы [Текст]: – М. Транспорт, 1985. – 288с.
Леонтьевский Е.С. Справочник механика и моториста теплохода. [Текст]/ Е.С. Леонтьевский – М.: Транспорт, 1971. – 310с.
Правила Российского Речного Регистра. [Текст]:Том IV. 2002 – 1c.
Сизых В.А. Судовая автоматика и аппаратура контроля [Текст]: – М. Транспорт, 1986. – 280с.
Смирнов Н.Г. Теория и устройство судна [Текст]: – М. Транспорт, 1992. – 248с.
Чиняев А.И Судовые вспомогательные механизмы [Текст]: – М. Транспорт, 1989. – 294с.
|
