Федеральное агентство морского и речного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА

имени адмирала С.О. МАКАРОВА

КАФЕДРА ТЕПЛОТЕХНИКИ, СУДОВЫХ КОТЛОВ

И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Б.С. Карандашов, Е.А. Бугаев

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ

ТОПОЧНОЕ УСТРОЙСТВО

«ОЙЛОН RP-52 YR»

Учебное пособие Санкт-Петербург Издательство ГУМРФ им. адм. С.О. Макарова УДК 621.181.002. К Карандашов, Б.С., Бугаев, Е.А.

К21 Автоматизированное топочное устройство «Ойлон RP-52 YR»: учеб. пособие. – СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С.О. Макарова, 2013. – 36 с.

Соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту по специальности 180405.65 «Эксплуатация судовых энергетических установок».

Изложены основные характеристики автоматизированного топочного устройства, его конструкция, алгоритм подготовки к действию и ввод в действие топочного устройства на режимах подачи в топку котла различных марок топлива – маловязкого и средневязкого. Приведены примеры основных причин отказов действия топочного устройства и указаны меры по их устранению.

Предназначено для курсантов факультета судовой энергетики и студентов заочного обучения.

Рассмотрено и рекомендовано на заседании кафедры теплотехники, судовых котлов и вспомогательных установок. Протокол № 10 от 4 марта 2013 г.

Рецензенты:

Петухов В.А., д-р техн. наук, проф. (Государственный университет морского и речного флота им. адм. С.О. Макарова);

Мясников Ю.Н., д-р техн. наук, проф. (ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова).

Электронная версия данного издания находится на сайте Университета www.gumrf.ru / Библиотечный комплекс, а также / Структура / Управления и службы / Полиграфический комплекс / Издательство / учебно-методическая литература.

Бумажную копию Вы можете заказать в издательстве (печать по требованию).

© ГУМРФ им. адм. С.О. Макарова, © Карандашов Б.С., Бугаев Е.А., Введение Вспомогательные котлы энергетических установок современных морских судов оборудованы автоматизированными топочными устройствами (ТУ). Достоинством таких устройств является компактность, удобство технического обслуживания, высокий уровень автоматизации, позволяющий исключить необходимость несения постоянной вахты у вспомогательной котельной установки. Одним из примеров такого устройства является автоматизированное ТУ «Ойлон RP-52 YR». При габаритных размерах 730660760 мм его относительная масса (отношение массы ТУ к номинальному расходу топлива) равна 0,55 кг/ кгч.

Цель настоящего пособия – дать возможность курсантам (студентам) самостоятельно изучить конструкцию автоматизированных ТУ, принцип действия и основы их технической эксплуатации.

Занятия проводятся в соответствии с календарным учебным планом для курсантов судомеханического факультета в компьютерном классе (для очной и заочной форм обучения).

Пособие адаптировано к физически работающему стенду-тренажеру автоматизированного ТУ «Ойлон RP-52 YR», находящемуся в лаборатории судовых котельных установок кафедры теплотехники, судовых котлов и вспомогательных установок.

Настоящее пособие включает три логически связанных между собой раздела, требующих внимательного и подробного изучения. Р азд е л включает детальное описание конструкции и принцип действия основных элементов автоматизированных ТУ. В р азде ле 2 дано описание алгоритма подготовки к эксплуатации, задание режима действия и ввод автоматизированного ТУ в работу при использовании различных сортов топлива.

Кроме того, рассмотрены методы выбора распылителей (сопел) форсунок, выбор и установка температурного режима нагрева топлива с использованием таблиц и графиков в зависимости от сорта топлива. Р азд е л пособия содержит руководство к практическим занятиям на стендетренажере и анализ характерных отказов (неисправностей) в работе автоматизированных ТУ и методы их устранения. Таким образом, в издание включены вопросы, касающиеся знания конструкции, принципа действия, регулировки и устранения характерных отказов (неполадок) в работе автоматизированных ТУ, являющиеся актуальными для будущих специалистов флота.

1. КОНСТРУКЦИЯ ТОПОЧНОГО УСТРОЙСТВА

Вспомогательные котлы энергетических установок современных морских судов во многих случаях оборудуются автоматизированными ТУ.

Достоинствами таких устройств является компактность, удобство технического обслуживания, высокий уровень автоматизации, позволяющий исключить необходимость несения постоянной вахты у вспомогательных котлов.

Одним из примеров такого устройства является автоматизированное ТУ «Ойлон RP-52 YР». При габаритах 730 660 760 мм относительная масса (отношение массы ТУ к номинальному расходу топлива) ТУ RP- YР равна 0,55 кг/кгч, тогда как для котла КАВ 1,6/5 этот показатель составляет 3,3 кг/кгч расхода топлива.

1.1. Технические параметры, установка топочного устройства на топочном фронте котла Автоматизированное ТУ «Ойлон RP-52 YP» (рис. 1.1) предназначено для вспомогательных котлов с относительно высоким водосодержанием с целью использования для сжигания маловязкого топлива с условной вязкостью 1,2 ВУ при стандартной температуре 50 °С без предварительного подогрева и средневязкого топлива с условной вязкостью ВУ при стандартной температуре 50 °С с предварительным подогревом.

Для присоединения к топочному фронту котла 1 ТУ оборудовано фланцем 2 (рис. 1.2), состоящим из двух частей, соединенных вертикальной осью 4. Левая часть фланца крепится к топочному фронту котла, правая соединена с корпусом вентилятора 5. Это позволяет поворотом ТУ относительно оси 4 выводить из фурмы головную часть ТУ 3 для его осмотра и технического обслуживания без демонтажа. В закрытом положении обе половины фланца плотно прижаты друг к другу поворотными задвижками.

Рис. 1.2. Установка ТУ на топочном фронте «Ойлон RP-52 YP»:

а – вид сбоку с габаритными размерами; б – вид сверху с габаритными размерами:

1 – топочный фронт; 2 – фланец; 3 головная часть ТУ; 4 – ось фланца;

5 – корпус вентилятора; 6 – датчик горения топлива (фотоэлемент);

1.2. Оборудование топочного устройства В составе ТУ – рис. 1.3 – используется моноблочный центробежный вентилятор 3. Электродвигатель 1 соединяется с промежуточным фланцем 2 болтами. Рабочее колесо 3 посажено ступицей на вал электродвигателя и зафиксировано в этом положении стопорящим винтом. С противоположной стороны в ступице колеса устанавливается и фиксируется стопорящим винтом промежуточный вал 6 топливного насоса.

а – вид сверху; б – общий вид: 1 – электродвигатель; 2 – промежуточный фланец;

3 – рабочее колесо вентилятора; 4 – рукоятка корпуса; 5 – смотровое окно;

6 – промежуточный вал топливного насоса; 7 – трансформатор зажигания;

8 – корпус вентилятора; 9 – втулка соединительная; 10 – концевой выключатель подвижного фланца ТУ; 11 – фланец ТУ; 12 – фланец воздухонаправляющего устройства; 13 – воздушная насадка; 14 – сервомотор регулируемой воздушной заслонки воздухозаборного устройства; 15 – воздухозаборное устройство вентилятора; 16 – топливоподогреватель; 17 – соединительная муфта;

Сборка указанных устройств фланцем 2 соединяется болтами с фланцем корпуса 8 вентилятора. Дополнительно к корпусу вентилятора присоединены топливоподогреватель 16 и воздухозаборное устройство вентилятора с установленным на нем сервомотором 14 регулируемой воздушной заслонки вентилятора и топливный насос 18, вал которого после установки насоса на фланце воздухозаборного устройства соединяется с промежуточным валом 6 муфтой 17. На верхней стороне корпуса вентилятора имеется смотровое окно 5 для контроля горения, защищенное стеклом, и установлен трансформатор 7 зажигания топлива.

С помощью втулки 9, фланца 12 и насадки 13 воздухонаправляющего устройства корпус вентилятора соединяется с левой поворотной половиной 11 фланца ТУ.

1.2.2. Воздухозаборное устройство вентилятора Воздухозаборное устройство вентилятора (рис. 1.4) оборудовано двумя заслонками. Заслонка 2 устанавливается вручную в положение для подачи воздуха в топку котла в количестве, необходимом для горения топлива, когда действует форсунка I и фиксируется в этом положении стопорящим винтом. Приводом заслонки 3 является сервомотор 5 и рычажная передача 6, 8, 10. Заслонка открывается автоматически для увеличения подачи воздуха в топку котла перед включением в действие параллельно с форсункой I форсунки II и остается открытой при одновременном действии обеих форсунок. При открытых заслонках напор вентилятора равен 140 мм вод. ст.

Рис. 1.4. Воздухозаборное устройство вентилятора:

1 – фланец корпуса вентилятора; 2 – воздушная заслонка регулируемая вручную;

3 – воздушная заслонка с приводом от сервомотора; 4 – регулировочные отверстия длины плеча рычага сервомотора и тяги воздушной заслонки 3; 5 – сервомотор;

6 – рычаг сервомотора 7 – соединительный болт; 8 – тяга; 9 – топливный насос;

ТУ оборудовано шестеренным насосом с максимальным давлением до 2,8 МПа с внутренним зацеплением зубьев шестерен. В верхней части корпуса топливного насоса (рис. 1.5) расположен игольчатый предохранительный клапан, игла 1 которого установлена неподвижно.

Подвижным является седло 3 клапана, выполненное в виде цилиндра и установленное в канале клапана со скользящей посадкой. Седло прижато к игле посадочной кромкой с помощью пружины 6. Давление пружины на седло и, следовательно, давление подрыва клапана регулируется винтом 8.

Пределы регулирования 1,5 – 2,5 МПа.

Рис. 1.5. Топливный насос – разрез предохранительного клапана:

1 – игла клапана; 2 – гнездо штуцера нагнетательного трубопровода топливной системы; 3 – седло клапана; 4 – гнездо штуцера циркуляционного трубопровода топливной системы; 5 – канал перепуска топлива на сторону всасывания насоса;

6 – пружина; 7 – тарелка пружины; 8 – винт регулирования давления подрыва предохранительного клапана; 9 – всасывающий канал корпуса насоса;

В нижней части корпуса насоса (рис. 1.6) находится шестеренная камера. В ней располагается ведущая шестерня 4, имеющая внутреннюю нарезку зубьев. Две тонкие ведомые шестерни 3, посаженные со скользящей посадкой на ось 17, запрессованную в крышке 2 шестеренной камеры, располагаются внутри ведущей шестерни. Осевое положение шестерен в шестеренной камере фиксируется цилиндрической направляющей 18 крышки шестеренной камеры упорной пластины 15.

Направляющая крышки имеет выступ 16 серповидной формы, называемый разделяющим сегментом, заполняющим пространство между шестернями.

Момент вращения ведущей шестерни передается ведомой через зубья, находящиеся в зацеплении (в верхней части шестерен). Когда во время вращения шестерен зубья выходят из зацепления, объем межзубцовых впадин ведущей и ведомой шестерни увеличивается.

Рис.1.6. Топливный насос: 1 – болт; 2 – крышка шестеренной камеры; 3 – ведомые шестерни; 4 – ведущая шестерня; 5 – корпус уплотнения вала насоса; 6 – упорное кольцо пружины; 7 – фиксирующая пружина; 8 – текстолитовое кольца;

9 – упорное кольцо обоймы; 10 – уплотняющее кольцо; 11 – текстолитовое кольцо;

12 – упорное кольцо пружины; 13 – фиксирующее кольцо; 14 – вал насоса;

15 – упорная пластина; 16 – разделяющий сегмент; 17 – ось ведомых шестерён;

18 – направляющий выступ крышки шестерённой камеры Топливо из всасывающего канала 9 (см. рис. 1.5) корпуса насоса, где давление выше, поступает во впадины и заполняет их. Затем, когда головки зубьев пересекают кромку разделяющего сегмента, межзубцовые впадины ведомой шестерни замыкаются внутренней поверхностью разделяющего сегмента, а впадины ведомой шестерни – наружной (на рис. 1.6 – нижней) поверхностью сегмента. В замкнутых впадинах топливо переносится в направлении вращения шестерен к нагнетательному каналу 10 (см. рис. 1.5) корпуса насоса. Здесь зубья входят в зацепление, вытесняя топливо из межзубцовых впадин в нагнетательный канал, а затем в нагнетательный трубопровод.

Для сжигания в паровых котлах обычно применяется средневязкое или высоковязкое топливо, используемое для главных и вспомогательных двигателей, которое содержит значительное количество механических примесей и обладает абразивным свойством. Длительная подача его насосом сопровождается износом шестерен, поверхностей шестеренной камеры, увеличением объемных потерь, уменьшением подачи насоса.

Учитывая это, агрегатированные ТУ оборудуются насосами с номинальной подачей выше необходимой номинальной подачи топлива в топку котла.

Избыток подачи отводится через постоянно открытый давлением топлива предохранительный клапан в отверстие штуцера рециркуляционного трубопровода и непосредственно в рециркуляционый трубопровод.

Для предупреждения протечек топлива во внутреннее пространство корпуса вентилятора вал топливного насоса (см. рис. 1.6) оборудован уплотнением, состоящим из корпуса 5, фиксирующей пружины 7, двух шайб и пружины стальной обоймы, текстолитового кольца 8, притертого к обойме упорного кольца 9, уплотняющего кольца 10.

Принцип работы топливного насоса«Suntec» приведен на рис. 1.7.

Рис. 1.7. Принцип работы топливного насоса «Suntec»

Топливоподогреватель (рис. 1.8 – 1.10) электрический предназначен для подогрева средневязкого топлива с условной вязкостью 10° ВУ при стандартной температуре 50 °С до температуры 110 °С с целью понижения вязкости до величины 3° ВУ, при которой обеспечивается качественное распыление топлива механическими форсунками.

Рис. 1.8. Топливоподогреватель: 1 – корпус подогревателя; 2 – мембранный предохранительный клапан; 3 – пробка для выпуска воздуха; 4 – штуцер для установки манометра; 5 – штуцер для установки термометра; 6 – штуцер отвода топлива; 7 – прокладка крышки корпуса; 8 – болт крепёжный; 9 – кожух тепловой изоляции; 10 – штуцер подвода топлива прямой; 11 – штуцер подвода топлива Прочный корпус 1 подогревателя (см. рис. 1.8) оборудован штуцером для установки мембранного предохранительного клапана 2, штуцером с пробкой 3 для выпуска воздуха, штуцерами 4 и 5 для манометра и термометра, штуцером 6 для отвода топлива, прямым или угловым штуцером 11 подвода топлива, кожухом тепловой изоляции 9.

Рис. 1.9. Электронагревательный элемент: 1 – крышка корпуса; 2 – термостат блокирующий (термореле); 3 – кожух крышки корпуса; 4 – термостат регулирующий (термореле); 5 – электронагреватель; 6 – съемная крышка кожуха На крышке 1 (см. рис. 1.9) прочного корпуса установлены четыре U-о6разных электронагревателя 5, два термостата 4, регулирующих температуру подогрева топлива, и термостат 2, блокирующий пуск электродвигателя ТУ при недогреве топлива до минимально необходимой температуры 80 °С и прекращающий действие ТУ при понижении температуры топлива до уровня ниже 80° С.

Рис. 1.10. Крышка топливоподогревателя: 1 – крышка корпуса; 2 – термостат блокирующий (термореле); 3 – клемма соединения с системой управления;

4 – термостат регулирующий (термореле); 5 – регулятор температуры;

Необходимая установка температур осуществляется с помощью задатчиков температуры 5 (рис. 1.10). Кожух 3 крышки корпуса подогревателя снабжен съемной крышкой 6 (см. рис. 1.9).

ТУ оборудовано двумя форсунками I и II (рис. 1.11), соединенными плоскими поверхностями 17 и каналом 16. К стволам 8, 15 форсунок присоединены держатели 14 распылителей, колено 6 подвода топлива, штуцеры 1 дренажных трубок, трубки 4, 18, 20 топливных клапанов.

В каналах стволов форсунок установлены нормально закрытые действием пружин 3 игольчатые клапаны 5, седла клапанов 7. В канавках цилиндрических направляющих клапанов и седел установлены уплотняющие кольца 19. Механические распылители топлива образованы колпачками 9, 13 с отверстиями для выхода струи топлива с завихрителями 10, имеющими хвостовик и головку с конической поверхностью завихрителей топлива 10, на которой находятся каналы 12, направленные под углом к образующей линии конуса окружности вихревой камеры 11, образованной пространством между внутренней поверхностью колпачков и конической поверхностью завихрителей топлива 10.

Во время действия форсунок топливо подводится к распылителям через каналы седел 7, каналы держателей 14, каналы вихревой камеры и завихрителей 10. В каналах 11 движение топлива поступательное, преобразуемое в вихревой камере во вращательное с высокой скоростью, в результате чего в топливе образуется центробежная сила. Под действием разности давлений в вихревой камере и в топке котла струя поступает в выпускной канал колпачка, движется в канале, выходит из него и под действием центробежной силы и силы осевого давления растягивается в виде конусной пленки. Движение пленки в направлении от выпускного канала сопровождается уменьшением ее толщины и притяжения между частицами топлива, поэтому когда силы притяжения становятся меньше суммы центробежной и осевой силы, пленка распадается на капли. Капли топлива смешиваются с поступающим из воздухонаправляющего устройства воздухом. В воздушной насадке образуется воздушно-топливная смесь, воспламеняющаяся от дуги между электродами зажигания.

Выбор распылителей для форсунок агрегатированных, автоматизированных устройств осуществляется в соответствии с рекомендациями фирмы-изготовителя «Вейсхаупт». Так, для ТУ, оборудованных двумя форсунками, распылители выбирают с таким расчетом, чтобы через форсунку I (основную) подавать в топку котла около 2/3, а через форсунку II (дополнительную) – около 1/3 необходимого количества топлива. Размер распылителей маркируется в галлонах (Gall).

Для ТУ, предназначенных для подачи в топку котла топлива с вязкостью до 37 сСт (5° ВУ) при 50 °С, рекомендуется использовать распылители с маркой не менее 0,85 галлонов, для топлива с вязкостью от 37 до 76 сСт (5° – 10° ВУ) при 50 °С – с маркой не менее двух галлонов, для топлива с вязкостью выше 76 сСт (10° ВУ) при 1 американский галлон (Gall) равен 3,7852 л.

°С – с маркой не менее трёх галлонов. В ТУ с двумя форсунками в каждом распылителе должен должны быть установлены размеры не менее приведенных ранее.

При выборе распылителей принимается во внимание необходимый угол распыла топлива 60° или 45° в соответствии с особенностью устройства топки котла и воздухонаправляющего устройства.

Рис. 1.11. Схема форсунок: а – в разрезе; б – внешний вид: 1, 2, 21, 22 – штуцеры дренажных трубок; 3 – пружина игольчатого клапана; 4, 18, 20 – трубка топливных клапанов; 5– игольчатый запорный клапан форсунки; 6 – штуцер подвода топлива к форсунке II; 7 – седло игольчатого клапана; 8, 15 – ствол форсунки; 9, 13 – колпачок сопла (распылителя) топлива; 10 – завихритель топлива; 11 – вихревая камера; 12 – канал выпуска топливной струи; 14 – держатель распылителя топлива;

16 – канал подвода топлива к форсунке I; 17 – сопрягаемые плоскости поверхности стволов форсунок; 19 – уплотняющее кольцо форсунки I Назначением топливной системы (рис. 1.12) является подача топлива к форсункам. Для этого система снабжена трубопроводами подвода топлива к топливному насосу из топливной цистерны, отвода 2 топлива от предохранительного клапана и избытка подачи насоса в топливную цистерну, нагнетательного трубопровода 12 топлива к топливоподогревателю 13, подвода 8 топлива к форсункам, трубками Р подвода топлива к электромагнитным клапанам 7 и 9, трубками О отвода топлива от клапанов 7 и 9, дренажными трубками Д форсунок, трубкой О отвода топлива от электромагнитного клапана 6, дренажным трубопроводом 3.

Топливные клапаны 6, 7, 9, нормально закрытые действием пружины, открываются при подаче напряжения в обмотки соленоидов.

Электромагнитный клапан топливной системы приведен на рис. 1.13.

Рис. 1.12. Схема топливной системы: 1 –трубопровод подвода топлива;

2 – трубопровод отвода топлива; 3 – дренажный трубопровод; 4 – форсунка I;

5 – форсунка II; 6 – дренажный электромагнитный клапан; 7 – подпорный электромагнитный клапан; 8 – трубопровод подвода топлива к форсункам;

9 – рециркуляционный электромагнитный клапан; 10 – манометр; 11 – термометр;

12 – нагнетательный трубопровод; 13 – топливоподогреватель; 14 – топливный насос; Р – трубопровод подвода топлива к каналу 7; О – трубопровод отвода Рис. 1.13. Электромагнитный клапан топливной системы Назначением воздухонаправляющего устройства (рис. 1.14) является турбулизация потока воздуха с целью повышения интенсивности образования воздушно-топливной смеси и уменьшения степени неравномерности концентрации капель распыленного топлива и парообразных горючих а – вид в разрезе; б – вид со стороны топки: 1 – фланец; 2 – втулка; 3 – стопорный винт; 4 – паз; 5 – воздухонаправляющий диск; 6 – проволочный ус; 7 – прорезь радиальная; 8 – окно; 9 – лепесток; 10 – воздушная насадка фракций, образующихся в результате его нагрева лучистым теплом.

Для этого оно оборудовано воздушной насадкой 10 и воздухонаправляющим диском 5. В диске имеется круглое окно 8 для выхода пленки топлива и радиальные прорези 7 с отогнутыми под острым углом лепестками 9 для закрутки потока воздуха. Диск соединен с втулкой проволочными усами 6, приваренными к диску и цилиндру. Цилиндр установлен в горловине воздушной насадки 10 и может перемещаться вдоль её оси с целью установки диска на необходимом расстоянии от распылителя форсунки. Для этого в цилиндре имеется прорезь и стопорящий винт 3. Воздушная насадка 10 снабжена фланцем 1, которым она соединяется с втулкой фланца корпуса вентилятора, и фланцем 11 ТУ (см. рис. 1.3).

1.2.8. Электроды и трансформатор зажигания, Электроды зажигания 4, 6 (рис. 1.15) стальные круглого сечения снабжены фарфоровыми изоляторами 3 и установлены над форсунками.

Концы электродов подведены к распылителю форсунки 1 и устанавливаются на расстоянии 5 – 8 мм от торца распылителя вдоль оси выпускного канала, 10 – 12 мм – над осью выпускного канала и 4 – 5 мм – между каналами. Для подачи напряжения к электродам используется повышающий трансформатор 7 напряжением 220 В / 10000 В.

Электродвигатель ТУ трехфазный, его мощность составляет 2,2 кВт, частота вращения – 2800 об./мин.

Рис. 1.15. Электроды зажигания: 1 – форсунка I; 2 – форсунка II; 3 – изоляция электрода; 4 – электрод; 5 – сопло (распылитель топлива); 6 – электрод

2. ОБОРУДОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ТОПОЧНОГО УСТРОЙСТВА

Система автоматического управления действием ТУ позиционная (релейная) снабжена программным устройством – кулачковым командоконтроллером RAQ15.1. Периферийными устройствами системы являются датчики давления пара в котле: прессостаты 1 – 3 (рис. 2.1), поплавковый датчик «Мобрей» уровня воды в котле, являющийся устройством системы авторегулирования питания котла, датчик (Фа) горения топлива (см. рис. 1.3 а) – фотоэлемент, датчик положения фланца (Фл) ТУ – конечный выключатель (см. рис. 1.3, поз. 10), датчик минимально допустимой температуры tmin подогрева топлива (см.

рис. 1.9, поз. 2).

Прессостат 1 является датчиком давления в котле в диапазоне, когда ТУ действует с подачей топлива в топку котла через форсунку 1.

Прессостат 2 является датчиком давления в котле, когда дополнительно к подаче топлива через форсунку I, происходит подача топлива через форсунку II. Прессостат 3 служит защитным датчиком. Его назначением является прекращение действия ТУ, когда давление в котле увеличивается до максимально допустимого значения, которое должно быть ниже давления подрыва предохранительного клапана, и блокирование пуска ТУ после того как давление в котле понизится. Для деблокировки пуска предназначена кнопка прессостата 7.

Диапазон изменения давления прессостатами 1 и 2 устанавливается с помощью ручек 4 прессостата, вращением которых устанавливается верхний предел давления, а вращением маховиков, находящихся внутри корпуса прессостата, – нижний предел, таким образом, диапазон изменения составляет 1,2 – 0,5 МПа. При настройке прессостатов 1 и 2 ТУ подает топливо в топку котла, при изменении давления в котле в пределах 0,68 – 0,63 МПа через форсунку I и в пределах 0,65 – 0,6 МПа дополнительно – через форсунку II. Давление, измеряемое прессостатом 3, устанавливается вращением ручки 4.

Вращение ручек прессостатов по часовой стрелке 5 сопровождается повышением верхнего предела, против часовой стрелки – 6 понижением верхнего предела.

Датчик «Мобрей» снабжен тремя поплавками с магнитным замыканием контактов (рис. 2.2). Поплавки располагаются в камере датчика, соединенной патрубками с водяным и паровым пространством котла таким образом, чтобы уровень в камере датчика соответствовал уровню воды в котле.

Система авторегулирования питания котла позиционная. При нормальном положении уровня воды в котле контакты поплавков 1– разомкнуты. Контакты поплавка 2 замыкаются и происходит пуск питательного насоса, когда уровень в котле понизится до нижнего рабочего положения. Контакты поплавка 1 замыкаются, и прекращается действие питательного насоса, когда уровень воды в котле повысится до верхнего рабочего положения. Контакты поплавка 3 замыкаются, если изза неисправности в цепочке пуска питательного насоса уровень в котле понижается до предельно допустимого положения. В этом случае подается напряжение в систему управления ТУ, прекращается его действие и горение топлива, включается световой и звуковой сигналы в ЦПУ энергоустановки.

Рис. 2.2. Датчики уровня воды в пароводяном барабане:

1 – датчик верхнего уровня; 2 – датчик нижнего уровня;

Назначением датчика Фа (см. рис. 1.3 а, поз. 10) является измерение светимости факела. С помощью датчика прекращается действие ТУ при внезапном прекращении горения (обрыве факела) и невоспламенении топлива во время пуска ТУ. При обрыве факела действие ТУ прекращается мгновенно. При невоспламенении во время пуска ТУ датчик Фа работает с задержкой времени, равной 5 с с момента начала подачи топлива в топку котла через форсунку I.

Датчик 10 (см. рис. 1.3 а) положения фланца ТУ двухпозиционный.

Контакт датчика замкнут, когда фланец закрыт и разомкнут, если фланец открыт или закрыт неплотно. Датчик блокирует пуск ТУ, если фланец открыт или закрыт неплотно, и прекращает действие ТУ, если фланец из-за неисправности замков внезапно откроется.

Датчик tmin (см. рис. 1.10, поз. 2) минимально допустимой температуры топлива двухпозиционный. С его помощью блокируется пуск ТУ при недогреве топлива в топливоподогревателе до минимально необходимой температуры 80 °С и прекращается действие ТУ, если температура топлива из-за неисправности регулирующих термостатов или нагревающих элементов ниже 80 °С.

В шкафу автоматики ТУ (рис. 2.3 а) располагаются программное устройство, кулачковый командоконтроллер 1, понижающий трансформатор 380 В/ 220 В 2, трехпозиционный выключатель топливоподогревателя 3, плавкие предохранители 4, гребенка соединения проводов, пакетные пускатели 380 В электродвигателя и включения топливоподогревателя.

На дверце шкафа (рис. 2.3 б) установлены лампы сигнализации действия топливоподогревателя, подачи топлива через форсунки I и II, сигнализации обрыва факела, кнопка выключения лампы сигнализации обрыва факела и деблокировки пуска ТУ, электровыключатель подачи топлива через форсунку II, электровыключатель подачи топлива через форсунку I, электровыключатель подачи напряжения в систему управления.

Рис. 2.3. Шкаф автоматики (а) и панель сигнализационных ламп 2.2. Алгоритм подготовки к действию, задание режима действия и ввод топочного устройства в действие при подаче в топку котла маловязкого топлива 2.2.1. Наружный осмотр ТУ. При наружном осмотре (см. рис. 1.1 и 1.2) необходимо убедиться, что всё оборудование ТУ находится на штатных местах, надежно закреплено, не имеет внешних повреждений, которые могут быть причиной отказа действия или повреждения ТУ.

2.2.2. Осмотр и очистка датчика горения Фа. Для этого необходимо, держа рукой цоколь датчика, извлечь датчик из гнезда, осмотреть его и очистить окно датчика от загрязнений. Датчик может быть загрязнен парами топлива и пыли, содержащейся в воздухе котельного помещения, сажей из топки котла в момент вспышки топлива, поскольку в этот момент давление в топке выше напора воздуха, подаваемого вентилятором.

2.2.3. Проверка, установка положения воздушных заслонок воздухозаборного устройства вентилятора (см. рис. 1.4). Воздушная заслонка 2 должна находиться в частично открытом положении под углом 45о к горизонтали. Заслонка 3 в закрытом горизонтальном положении.

С целью улучшения качества горения топлива после ввода ТУ в действие положение заслонок можно регулировать, положение заслонки 2 – поворотом её маховика, положение заслонки 3 – перестановкой болта в отверстиях рычага 4 сервомотора и тяги 6.

2.2.4. Поворот ТУ в положение для осмотра и профилактики оборудования головной части ТУ. Для поворота ТУ открыть поворотные задвижки фланца. Пользуясь рукояткой, повернуть ТУ в направлении указанном стрелкой.

2.2.5. Осмотр, профилактика оборудования головной части ТУ (см. рис. 1.14 и 1.15). При осмотре головной части ТУ обратить внимание на состояние поверхностей воздухонаправляющего устройства (ВНУ), электродов зажигания, распылителей (сопел) форсунок. При необходимости очистить детали от наростов сажи и кокса. Удалить лаковую пленку, образовавшуюся на электродах зажигания. Проверить зазор и расстояние между соплами форсунок и воздухонаправляющим диском, между концами электродов и соплами форсунок.

2.2.6. Выбор сопел (распылителей) форсунок (рис. 2.5 и 2.6). Сопла (распылители) форсунок выбирают в зависимости от плотности, расхода и давления топлива. Числом и единицей измерения Gall (галлон) обозначена марка сопла. Используя график фирмы «Вейсхаупт», выбираем сопла для форсунок I и II.

2.2.7. Замена распылителей (сопел), очистка фильтров форсунок (см. рис. 2.4). При замене марки подаваемого в топку топлива, меняют распылители (сопла) форсунок. Если сопла имеют свои фильтры, необходимо выполнить их расконсервацию и очистку.

2.2.8. Проверка и регулировка датчика положения фланца 10 (см.

рис. 1.3). Проверить величину хода и свободу движения штока датчика.

Величина хода, необходимая для замыкания контакта датчика, устанавливается с помощью регулировочного болта на неподвижном фланце, после поворота ТУ в рабочее положение. Правильность действия датчика проверяется методом пробного пуска ТУ.

2.2.9. Поворот ТУ в рабочее положение. После поворота ТУ в рабочее положение, подвижный фланец ТУ следует плотно прижать к неподвижному фланцу поворотными задвижками. При недостаточной плотности прижатия или недостаточном ходе штока датчика 10 пуск ТУ блокируется.

2.2.10. Задание режима действия и включение ТУ. Для задания программы действия ТУ следует на маловязком топливе необходимо переключить трехпозиционный выключатель топливоподогревателя 3.

Открыть панель сигнальных ламп и выключателей (см. рис. 2.3 а), установить переключатель 3, расположенный внутри шкафа автоматики, в положение 2 – «Маловязкое топливо», тем самым отключив топливоподогреватель ТУ и блокирующего термореле. Закрыть панель сигнальных ламп и выключателей, зафиксировав её в закрытом положении.

2.2.11. Ввод ТУ в действие. Для ввода ТУ в действие необходимо на панели шкафа автоматики установить форсунки I и II в положение 1 – «Включено», общий выключатель (ОВ) переключить в положение «Включено». Программное устройство автоматически выполняет программу пуска ТУ.

2.2.12. Регулирование давления подачи маловязкого топлива к форсункам ТУ (см. рис. 1.5). Для изменения давления подачи топлива необходимо выполнить регулировку насоса ТУ. Изменение давления подачи выполняется с помощью винта 8 регулирования давления перепуска. Следует вывернуть защитную пробку, а затем, вращая винт, регулировать давление подачи в диапазоне 1,5 – 1,9 МПа, контролируя параметр по манометру 4 (см. рис. 1.8).

Вращение винта по часовой стрелке увеличивает давление подачи, а против часовой стрелки – уменьшает. Завершив регулирование насоса на необходимую подачу топлива, необходимо установить защитную пробку на штатное место и плотно обжать.

После ввода ТУ в действие необходимо убедиться в нормальном функционировании периферийных устройств ТУ, качественном горении топлива, работе АПС и систем защиты, ПК и всех его систем.

Схема алгоритма подготовки действия и задание режима действия ТУ при подачи в топку котла маловязкого топлива приведены на рис. 2.4.

Поворот ТУ в положение для осмотра головной части Осмотр, профилактика оборудования головной части Выбор сопла (распылителей) и установка их на форсунках Проверка, регулировка датчика фланца Фл Регулировка давления подачи топлива к форсункам Для закрепления теоретического материала предлагается решить следующий пример: выбрать размер сопла (распылителя) для работы ТУ на маловязких сортах топлива для подачи в топку котла маловязкого топлива марки Л 02-62 (дизельного топлива), если общий расход топлива ТУ – 54 кг/ч, давление насоса р = 15 бар; в форсунке I расход 2/3 от общего расхода топлива ТУ, кг/ч, в форсунке II расход 1/3 от общего расхода топлива ТУ, кг/ч.

Воспользуемся рис. 2.5. и 2.6. Из рис. 2.6 выбираем размер сопла US Gall/h: для форсунки I – 8,0 US-gph, для форсунки II – 3,5 US-gph.

П р и ме ч а н и е. Угол распыла топлива 45° или 60° зависит как от формы сопла, так и от величины давления топлива перед форсунками Рис. 2.6. Выбор размера сопел 2.3. Описание и алгоритм подготовки к действию, задание режима действия и ввод топочного устройства в действие при подаче в топку котла средневязкого топлива 2.3.1. Наружный осмотр ТУ. Необходимо убедиться, что всё оборудование ТУ находится на штатных местах, надежно закреплено, не имеет внешних повреждений, которые могут быть причиной отказа действия или повреждения ТУ.

2.3.2. Осмотр и очистка датчика горения Фа (см. рис. 1.1, 1.2). Для этого необходимо, держа рукой цоколь датчика, извлечь датчик из гнезда, осмотреть его и очистить окно датчика от загрязнений. Датчик может быть загрязнен парами топлива и пыли, содержащейся в воздухе котельного помещения, сажей из топки котла в момент вспышки топлива, поскольку в этот момент давление в топке выше напора воздуха, подаваемого вентилятором.

2.3.3. Проверка, установка положения воздушных заслонок воздухозаборного устройства вентилятора (см. рис. 1.4). Заслонка должна находиться в частично открытом положении под углом 45 о к горизонтали, заслонка 3 – в закрытом горизонтальном положении. С целью улучшения качества горения топлива после ввода ТУ в действие положение заслонок можно регулировать, положение заслонки 2 – поворотом её маховика, положение заслонки 3 – перестановкой болта 7 в отверстиях рычага 4 сервомотора и тяги 6.

2.3.4. Поворот ТУ в положение для осмотра и профилактики оборудования головной части ТУ. Для поворота ТУ открыть поворотные задвижки фланца ТУ. Пользуясь рукояткой, повернуть ТУ в направлении, указанном стрелкой.

2.3.5. Осмотр, профилактика оборудования головной части ТУ (см. рис. 1.14 и 1.15). При осмотре головной части ТУ обратить внимание на состояние поверхностей ВНУ, электродов зажигания, распылителей (сопел) форсунок. При необходимости очистить детали от наростов сажи, кокса. Удалить лаковую пленку, образовавшуюся на электродах зажигания.

Проверить зазор и расстояние между соплами форсунок и воздухонаправляющим диском, между концами электродов и соплами форсунок.

2.3.6. Выбор распылителей (сопел) форсунок (см. рис. 2.6). Сопла (распылители) форсунок выбирают в зависимости от плотности топлива, расхода и давления топлива. Числом и единицей измерения Gall (галлон) обозначена марка сопла. Используя график производителя сопел фирмы «Вейсхаупт», выбираем сопла для форсунок I и II для подачи в топку средневязкого топлива.

2.3.7. Замена распылителей (сопел), очистка фильтров форсунок (рис. 2.5 и 2.8). При замене марки подаваемого в топку топлива, меняют распылители (сопла) форсунок. Если сопла имеют свои фильтры – произвести их расконсервацию и очистку.

2.3.8. Проверка, регулировка датчика положения фланца 10 (см.

рис. 1.3). Проверить величину хода и свободу движения штока датчика.

Величина хода, необходимая для замыкания контакта датчика, устанавливается с помощью регулировочного болта на неподвижном фланце, после поворота ТУ в рабочее положение. Правильность действия датчика проверяется методом пробного пуска ТУ.

2.3.9. Поворот ТУ в рабочее положение (см. рис.1.2). После поворота ТУ в рабочее положение подвижный фланец ТУ плотно прижать к неподвижному фланцу поворотными задвижками. При недостаточной плотности прижатия или недостаточном ходе штока датчика положения фланца пуск ТУ блокируется.

2.3.10. Задание режима действия и включение ТУ. Для задания программы действия ТУ на маловязком топливе необходимо переключить трехпозиционный выключатель топливоподогревателя 3. Открыть панель сигнальных ламп и выключателей (см. рис. 2.3 а), установить переключатель 3, расположенный внутри шкафа автоматики, в положение 1 – средневязкого топлива, тем самым включив топливоподогреватель ТУ и блокирующее термореле. Закрыть панель сигнальных ламп и выключателей, зафиксировать в этом положении (см. рис. 2.3 б).

2.3.11. Выбор температуры нагрева топлива. Выбрать необходимую температуру нагрева топлива, руководствуясь данными рис. 2.7.

2.3.12. Установка выбранных температур нагрева топлива (tмин, tраб) на водоподогревателе. Минимальную температуру (tмин) нагрева установить на термостате 2 (см. рис. 1.10, а рабочую температуру топлива (tраб) – на термостате 5 (см. рис. 1.10) с помощью задатчиков температур.

2.3.13. Ввод ТУ в действие (см. рис. 2.2). Для ввода ТУ в действие необходимо на панели шкафа автоматики установить переключатели форсунок в положение 1 «Включено», общий выключатель ОВ переключить в положение 1 «Включено». Программное устройство автоматически выполняет программу пуска ТУ.

Рис. 2.7. Зависимость вязкости от температуры топлива: 1 – дизельное, 2 – солярное; 3 – газотурбинное; 4 и 7 – моторное; 5 и 6 – мазут флотский;

8 – мазут топочный 40; А – диапазон вязкости топлива для перекачивания;

Б – диапазон вязкости топлива для подачи к форсункам 2.3.14. Регулирование давления подачи средневязкого топлива к форсункам ТУ (см. рис. 2.3). Для изменения давления подачи топлива необходимо выполнить регулировку насоса ТУ. Изменение давления подачи выполняется с помощью винта 8 регулирования давления перепуска.

Необходимо вывернуть защитную пробку, затем вращая винт, отрегулировать давление подачи в диапазоне 2,0 – 2,5 МПа, контролируя параметр по манометру 4 (см. рис. 1.5). Вращение винта по часовой стрелке увеличивает, а против часовой стрелки – уменьшает давление подачи.

Завершив регулирование насоса на необходимую подачу топлива, установить защитную пробку на штатное место и плотно обжать.

После ввода ТУ в действие необходимо убедиться в нормальном функционировании периферийных устройств ТУ, качественном горении топлива, фактическую температуру топлива, действии АПС и систем защиты, всех систем котельной установки.

Для закрепления теоретического материала предлагается решить следующий пример: выбрать температуру подогрева средневязкого топлива – мазута топочного 40.

Вязкость топлива для качественного распыла форсунок находится в диапазоне 3 – 4о ВУ. Пересечение характеристики 8 мазута М40 и вязкости в диапазоне Б дают две точки. Опускаем вертикальные прямые из этих точек на шкалу температуры. Полученные значения 100 и устанавливаем на датчиках топливоподогревателя – 2, 5 (см. рис. 1.10).

Температура 100 С соответствует tмин, а температура, равная 110 С, – t раб.

Схема алгоритма подготовки к действию ТУ при подаче в топку котла топлива средней вязкости приведена на рис. 2.9.

Проверка, установка положения Осмотр, профилактика оборудования головной части

3. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ

НА ТРЕНАЖЕРЕ ТОПОЧНОГО УСТРОЙСТВА

И МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К НИМ

Занятия проводятся в соответствии с календарным учебным планом для курсантов судомеханического факультета (очной и заочной форм обучения) на тренажере агрегатированного автоматизированного ТУ «Ойлон RP 52 YR» в лаборатории судовых котельных установок.

Цель занятий – выработать практические навыки технического обслуживания автоматизированного ТУ, выполняя самостоятельно приведённые далее задания, под контролем преподавателя.

Задание 1. Подготовка ТУ к действию.

Задание 2. Задание режима действия и ввод ТУ в действие при работе на маловязких сортах топлива.

Задание 3. Задание режима действия и ввод ТУ в действие при работе на средневязких сортах топлива.

Задание 4. Характерные неисправности ТУ и действия по их устранению.

В случае помехи или неисправности необходимо проверить следующие основные условия работы ТУ:

1. Наличие напряжения питания и управления ТУ.

2. Правильность заданных параметров регулировочных и управляющих устройств.

3. Состояние нормальной работы предохранительных и управляющих устройств.

4. Подачу топлива к ТУ, открытие топливных клапанов, наличие топлива в расходной цистерне.

5. Наличие питательной воды в теплом ящике и пароводяном барабане ПК.

Если помеха не связана приведенными ранее условиями работы ТУ, то необходимо проверить функционирование разных узлов ТУ. Если программное реле блокировано (сигнальная индикация горит), необходимо квитировать блокировку нажатием кнопки (см. рис. 2.2). Повторить запуск ТУ и следить за его работой.

Характерные неисправности и помехи в действии ТУ приведены в таблице (с. 34).

1. Помеха при пуске граммного реле не запускается 2. Помеха розжига Двигатель горелки запуска- Грязные или сточены Очистка электродов или ется, напряжение управле- электроды зажигания, их замена.

ния от программного реле к повреждена изоляция трансформатору включено. электродов.

3. Факел не образуется Двигатель ТУ запускается, Магнитный клапан не Отремонтировать или розжиг идет нормально, работает или не откры- заменить дефектную топливо не поступает через вается: магнитный часть сопло. клапан, катушка, проПроисходит отключение ТУ вод повреждены 4. Сбой в работе топливного насоса Топливо не подается или Грязный фильтр. Очистка фильтра.

низкое давление распыле- Негерметичность во Устранение дефектов 5. Обрыв факела При выходе на полную грязный фильтр. сопла, очистка фильтра мощность, пламя гаснет Температура топлива Проверка и регулировка 6. Топливо попадает в топку После остановки ПК топли- Сопловой клапан Прочистка, исправление во попадает в топку или обратный клапан или замена неисправных 7. Остановка по причине детектора факела Отключение Неправильное положение датчика Проверка и установка 8. Остановка по причине аварийного уровня воды Отключение во Нет воды в теплом ящике. Проверка работы насоса время работы Остановка питательного насоса. добавочной воды в тёпТУ Забился фильтр на линии подачи лом ящике, его наполнеприема) питательного насоса ние.

Для проведения практических занятий на тренажере ТУ учебная группа делится на четыре подгруппы. Подгруппы 1 и 2 проводят занятия на тренажере в соответствии с расписанием практических занятий по дисциплине СКУ, подгруппы 3 и 4 занимаются на тренажере в рамках расписания консультаций по указанной дисциплине.

1. Денисенко Н.И., Костылев И.И. Судовые котельные установки: учебник для вузов. – СПб.: Элмор, 2005.

2. Автоматическое горелочное оборудование производства OILON Oy (Финляндия). – www oilon. ru.

3. Горелки жидкотопливные. – www oilon. ru.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1.1. Технические параметры, установка топочного устройства на топочном 2. Оборудование системы автоматического управления топочного устройства ……………

2.2. Алгоритм подготовки к действию, задание режима действия и ввод топочного устройства в действие при подаче в топку котла маловязкого 2.3. Описание и алгоритм подготовки к действию, задание режима действия и ввод топочного устройства в действие при подаче в топку котла 3. Практические занятия на тренажере топочного устройства