第八章船舶蒸汽锅炉的自动控制课件.ppt
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- 第八 船舶 蒸汽锅炉 自动控制 课件
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1、第八章 船舶蒸汽锅炉自动控制DMU前言 最早实现自动控制的船舶动力装置之一 3种分类: 在蒸汽动力装置中,船用锅炉称为主锅炉 在VLCC船的内燃机动力装置中,称为辅锅炉 在一般货船的内燃机动力装置中,称为辅锅炉 锅炉的自动控制包括: 水位的自动控制 蒸汽压力的自动控制 锅炉点火及燃烧的时序控制 自动安全保护等前言 在蒸汽动力装置中,主锅炉产生的蒸汽用来驱动船舶主机如(汽轮机),特点: 蒸发量较大、蒸汽压力较高 对水位和蒸汽压力要求比较严格,不允许有较大的波动 采用带有积分作用的调节器所组成的定值控制系统加以控制。前言 大型油船辅锅炉所产生的蒸汽要加热货油、驱动货油泵、压载泵及其它甲板机械,其蒸
2、发量和蒸汽压力都比较大,它的工作特点接近主锅炉 普通内燃机动力装置货船辅锅炉所产生的蒸汽仅用于加热燃油、滑油及船员生活设施。蒸发量小(一般小于5t/h),蒸汽压力低(一般低于1.0MPa),对水位和蒸汽压力的波动要求不严格,一般采用双位控制。 本章以上述两种内燃机动力装置的辅锅炉为主进行讲解第八章 船舶蒸汽锅炉自动控制8-1 船用锅炉船用锅炉水位水位的自动控制的自动控制8-2 船用锅炉船用锅炉蒸汽压力蒸汽压力的的自动控制自动控制8-3 船用锅炉船用锅炉燃烧时序燃烧时序控制控制8-4 船舶蒸汽锅炉的船舶蒸汽锅炉的安全保护安全保护8-1 船船用锅炉用锅炉水位水位的自动控制的自动控制一、水位自动控制
3、1、柴油机货船辅锅炉水位控制特点:(双位控制) 蒸发量小,蒸汽压力低,一般采取双位控制,当水位下降到允许的下限水位时,自动起动动给水泵;当水位达到上限水位时,自动停止给水泵的工作,停止向锅炉供水。 这种双位控制水位的检测元件常用浮子式和电极式。8-1船用锅炉船用锅炉水位水位的自动控制的自动控制电极式双位水位控制系统原理图危险水位电极24VAC桥式整流电路3JY2的在水位的在水位上升、下降过上升、下降过程中的作用?程中的作用?*8-1船用锅炉船用锅炉水位水位的自动控制的自动控制若给水泵有故障时: 当水位下降到下限水位,电极2露出水面时,水泵不能向锅炉供水,水位会继续降低 当水位降低到危险低水位时
4、,电极3露出水面,切断2Z的交流电通路,使继电器4JY断电,发出声光报警,同时会自动停炉8-1船用锅炉船用锅炉水位水位的自动控制的自动控制2、管理要点及常见故障的分析方法: 一般装有两个电极室,一个工作另一个备用 电极室由于长期使用,其中水的纯度会提高,电极及电极室壳体会结水垢,使电极及电极室的导电性能降低。因此,电极室要定期放水和清洗。 清洗前,要转用备用电极室,关闭电极室与锅炉水空间和汽空间相通的截止阀,再打开电极室底部的放水阀放掉电极室中的水。 拔出电极,清洗电极室壳体上的水垢和电极上的水垢。检查电极与电极室上盖之间的绝缘是否良好。8-1船用锅炉船用锅炉水位水位的自动控制的自动控制二、油
5、轮辅锅炉水位自动控制:1锅炉水位控制的特点(负荷突变) 锅炉在稳定工况时,水面下的总蒸汽量(气泡)可达到全部水容积的1520(PV,蒸汽比容)。 PV与锅炉的蒸发量和汽压有关,蒸发量越、汽压越, PV就。因此锅炉在稳定工况下,水位与PV有关 锅炉在过渡工况时,特别是在负荷突然时,水位变动主要取决于PV变化:如蒸汽流量突然,锅炉汽压,蒸汽的饱和温度也,这样会使PV ;另一方面,由于炉水变成过热水,将产生更多汽泡也使PV 。8-1船用锅炉船用锅炉水位水位的自动控制的自动控制由于这种自蒸发现象: 当锅炉负荷突然增加时,尽管在蒸汽流量给水量的情况下,水位却虚假地上升 当锅炉负荷突然减小时,尽管给水量蒸
6、汽流量,水位会虚假地下降8-1船用锅炉船用锅炉水位水位的自动控制的自动控制1)锅炉水位的单冲量控制 仅仅根据锅炉水位来控制给水阀开度的控制系统称为单冲量水位控制。 单冲量水位控制是连续给水自动控制中最简单、最基本的一种形式 在蒸汽压力较高、负荷变动较大、炉水容积相对小的情况下,若采用单冲量水位控制虚假水位的影响难以克服,造成短时控制系统不稳定,或输出超调等现象。8-1船用锅炉船用锅炉水位水位的自动控制的自动控制2)锅炉水位的双冲量控制 根据水位变化和蒸汽流量变化来控制给水阀开度的控制系统称为双冲量水位控制。 蒸汽流量信号是前馈信号,它与扰动变化大小成比例,控制作用在扰动发生的同时就产生,而不是
7、等到扰动引起被控量发生波动后才产生,可以改善水位控制的品质。 对于双冲量给水自动控制系统,可以减小或抵消由于虚假水位现象而使给水量与蒸汽流量相反方向变化的误动作,使调节阀一开始就向正确的方向移动,从而减小了给水量和水位的波动,缩短了调节时间。8-1船用锅炉船用锅炉水位水位的自动控制的自动控制如:若负荷,蒸汽流量,4产生使给水量的信号(即与蒸汽流量同方向变化的信号),因此可以减小或抵消由于虚假水位的影响,使调节阀一开始就向正确的方向移动,使水位的波动,调节时间水位冲量信号蒸汽流量冲量信号双冲量调节器双冲量给水控制原理图船用主锅炉,常采用双冲量,甚至是三冲量(水位、蒸汽流量和给水量)的给水调节器。
8、而船用辅锅炉,大多数采用单冲量或双冲量水位控制系统8-1船用锅炉船用锅炉水位水位的自动控制的自动控制3)水位自动控制中的双回路给水 油轮锅炉给水系统通常由汽轮机给水泵从热水井把水抽出来,经调节阀打进锅炉里去。给水量通过改变给水阀的开度(流通面积F)实现,如下式: 只有在P基本不变的情况下,G才能与F成比例。但对汽轮机给水泵来说,如果驱动蒸汽的调节阀开度不变,则泵浦的排量基本不变,进入锅炉的给水量基本上是不变的,给水阀的开度影响较小。 因此仅仅改变水阀的开度往往达不到控制给水量的目的。这样控制回路还应设有维持P恒定的给水差压控制回路,以保证G与F成比例,即双回路给水GFP8-1船用锅炉船用锅炉水
9、位水位的自动控制的自动控制例:若锅炉水位低于给定值,水位调节器4输出的控制信号开大给水阀5,造成该阀前后压差减小,给水差压调节器输出的控制信号开大蒸汽调节阀8,提高汽轮机给水泵的转速,使给水阀前后压差保持恒定双回路水位控制系统工作原理l-锅炉;2-参考水位罐;3-差压变送器;4-水位比例积分调节器;5-给水调节阀;6-差压变送器;7-比例积分调节器;8-蒸汽调节阀;9-透平给水泵机组8-1船用锅炉船用锅炉水位水位的自动控制的自动控制2油轮辅锅炉水位自动控制系统的组成及工作原理 1水位差压变送器2气动水位调节器3气动计算器4蒸汽流量变送器5给水调节阀6给水差压变送器7给水差压调节器差压原理测量双
10、冲量水位自动控制()PBK ACPK 系统常数,此处=2C 仪表3制造常数,该系统为50%(0.06MPa),代表负荷稳定不变时,液位稳定后的值( 50% )8-1船用锅炉船用锅炉水位水位的自动控制的自动控制 如果锅炉负荷不变,则B是定值,给水阀开度取决于液位差。若设此时水位保持在正常水位的中间值50%,则水位调节器2的输出必为 0.06MPa,使下式成立(反推) 如果要改变锅炉在负荷稳定时的水位高度,只要相应地改变表征给定值的设定气压信号即可(水位调节器2的给定值)()2 (5050)PBK ACBB 8-1船用锅炉船用锅炉水位水位的自动控制的自动控制 若锅炉液位处于设定值,锅炉供水量仅取决
11、于负荷量,也就是说锅炉给水阀的开度P是由蒸汽流量的大小B来决定的 在负荷变化的情况下,如某时给水量负荷量,水位将,并50% ,则水位调节器输出A并0.06MPa,则K(A-C)为负值,即有PB (B代表上一时刻平衡时给水阀的稳定开度),也就是计算器的输出将逐渐减小,使给水阀趋于关小,直到建立新的平衡为止。反之 所以,锅炉水位是由给水调节阀的开度来保证的。而当锅炉负荷变化时,控制给水阀开度的信号大小是由气动计算器根据蒸汽流量变化加上一个水位调节器的输出信号(正或负)来决定的()PBK AC8-1 8-1 船用锅炉水位的自动控制船用锅炉水位的自动控制 系统中给水差压控制回路把给水调节阀前后的压差信
12、号送至给水差压变送器6的测量部分,并按比例转换成气压信号。把该信号送到气动比例积分调节器7的测量波纹管。并把该值与给定值(0.2Mpa的差压信号)比较后输出一个调节值至蒸汽调节阀8,从而改变给水泵的转速,使得给水差压值恢复到给定值上。8-2 船船用锅炉用锅炉蒸汽压力蒸汽压力的的自动控制自动控制一、货船辅锅炉蒸汽压力自动控制 对锅炉的蒸汽压力控制,是通过改变向炉膛的喷油量和送风量,控制锅炉的燃烧强度来实现的 对柴油机货船辅锅炉蒸汽压力自动控制系统的要求以简单、可靠为主,对经济性的要求并不严格 大多数货船辅锅炉均采用汽压的双位控制,少数采用比例控制。并保证在锅炉不同负荷下,其送风量基本上适应喷油量
13、的要求。8-2 船用锅炉船用锅炉蒸汽压力蒸汽压力的的自动控制自动控制1、燃烧的双位控制:方案一:(简单) 在蒸汽管路上装一个类似YT-1226压力检测开关。当汽压到上限时,压力检测开关断开,切除油泵和风机的工作,停止向炉膛喷油和送风,即自动停炉。反之,自动起动油泵和风机,即自动起动锅炉进行点火燃烧。 由于锅炉起停频繁,对锅炉运行不利,所以很少采用。8-2 船用锅炉船用锅炉蒸汽压力蒸汽压力的的自动控制自动控制方案二: (大多数,蒸汽管路上装两个压力检测开关) 当蒸汽压力下降到允许下限值时,两个压力检测开关都闭合,控制风门电机使风门开得最大,同轴回油阀关得最小。这时喷油量和送风量都最大,即所谓的“
14、高火燃烧” 当压力上升到正常区域内,一个压力检测开关闭合,另一个断开,使风门关得最小,回压阀开得最大(或关闭一个燃油电磁阀,使一个油头喷油工作)。这时,喷油量和送风量都是最小的,即锅炉进行所谓的“低火燃烧”; 若锅炉负荷很小, “低火燃烧” 下蒸汽压力仍继续升高并超过高压保护压力时,两个压力检测开关均断开,自动停炉,发声光报警。当压力下降到允许下限值时,两个压力检测开关均闭合,但必须按复位(起动)按钮才能重新起动锅炉8-2 船用锅炉船用锅炉蒸汽压力蒸汽压力的的自动控制自动控制2、燃烧的比例控制:(少数货船辅锅炉采用) 采用压力比例调节器和电动比例操作器组成的比例控制系统 同轴电机带动风门和回油
15、开度,进行燃烧程度调节R1R2电桥平衡(UA=0)条件:R1R4R2R3电桥调整设定值角度调整比例系数测量滑针测量滑针反馈滑针可控硅交流开关反馈凸轮电机电桥平衡条件:RlR4R2R38-2 船用锅炉船用锅炉蒸汽压力蒸汽压力的的自动控制自动控制 当RlR4R2R3时,电桥又处于新的平衡状态,这时UA 0,电机M停转。 通过改变测量电位器4的倾斜角度,可调整比例作用强弱,倾斜角越大,比例控制作用强;反之比例作用减弱。 扭动螺钉6可改变弹簧5的预紧力,调整蒸汽压力的给定值。8-2 船用锅炉船用锅炉蒸汽压力蒸汽压力的的自动控制自动控制二、油轮辅锅炉蒸汽压力自动控制: 锅炉蒸汽压力自动控制也就是燃烧自动
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