Учбовий тренажер котельної установки

Реферат: Учбовий тренажер котельної установки має паливний насос, електромагнітний привід, електролампу імітації горіння факела, фоторезистор, блок термодатчиків з електронагрівачем, вимірювач тиску палива, блок звукової сигналізації, кнопку запалювання факела, тумблер "Обрив факела" та трансформатор запалення. Додатково тренажер має замкнуту циркуляційну водну систему, яка включає електропроводи циркуляційних водяних насосів (з водяними насосами), запірно-прохідний клапан (регулятор тиску води), редукційний клапан, запобiжний клапан, безповоротний клапан, датчики тиску води, обладнані перемикачами оперативного задання попереджувальної i аварійної сигналізації та захисту котлоагрегату по тиску циркуляційної води, порогові датчики нагріву зимової температури води та порогові датчики нагріву літньої температури води, також обладнані перемикачами оперативного задання попереджувальної i аварійної сигналізації та захисту котлоагрегату по температурі циркуляційної води, електродвигун приводу палива насоса і вентилятора, відсічний клапан палива, швидкозапірний клапан, електроди запалювання факела, котлоагрегат вогнетрубний автоматичний водогрійний, неповоротний клапан, регулятори настройки крмбінованих реле монометричних по тиску і температурі води в системах котлоагрегату, щит приборів тиску води, тиску палива і температури води, вимірювач тиску води, вимірювач температури води, лампи відповідної сигналізації, головний пакетний вмикач живлення котлоагрегату, тумблер ″горіння″, трансформатор живлення тренажера 380/220 В, паливний бак, редукційно-перепускний клапан палива, вмикач напруги. Блок управлiння котлоагрегатом з'єднаний з електропроводами циркуляцiйних водяних насосів, які забезпечують циркуляцію води через запірно-прохідний клапан (регулятор тиску води), вхід якого підключений до вимiрювача тиску води та порогових датчиків тиску води, що підключені до блока управління котлоагрегатом, який з'єднаний з блоком звукової сигналізації та електромагнiтним проводом відсічного клапана, що зв′язаний з електролампою імітації горіння факела та з електронагрiвачем. Блок термодатчикiв підключений до порогових датчиків температури літнього режиму нагріву води та порогових датчиків температури зимового режиму нагріву води, які обладнані перемикачами оперативного задання граничних значень температури, що з'єднані з блоком управління котлоагрегатом, який підключено до електродвигуна приводу паливного насоса та вентилятора. UA 102462 C2 (12) UA 102462 C2 UA 102462 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до технічних засобів навчання і може бути використаний для навчання спеціалістів по управлінню, діагностиці, обслуговуванню і ремонту складних уніфікованих автоматизованих котлоагрегатів типу КОАВ. Як об'єкт під учбовий тренажер "Діюча модель автоматизованого котлоагрегату типу КОАВ" вибрано уніфікований Котлоагрегат вогнетрубний автоматизований водогрійний (КОАВ), який використовується на суднах водного транспорту для отримання тепла, що використовується для санітарно–технічних потреб. З рівня техніки відома конструкція тренажера оператора котельної установки (а.с. SU 1800472 кл. G09B-9/00). Тренажер містить паливний насос, електромагнітний привід, електролампу імітації горіння факела, фоторезистор, блок термодатчиків з електронагрівачем, вимірювач тиску палива, блок звукової сигналізації, кнопку запалювання факела, тумблер "Обрив факела" та трансформатор запалення. Недоліком цієї конструкції, в силу конструктивних і функціональних властивостей, полягає в тому, що вона: 1. Не дає уявлення про роботу автоматизованих котлоагрегатів типу КОАВ, обладнаних, крім повітряної і паливної систем, циркуляційною водяною системою, блоком індикації тиску води в циркуляційній системі блоками тиску палива, а також температури по літньому і зимовому режимі нагріву води. 2. Не дає можливості створювати попереджувально-аварійні ситуації з тиску води в циркуляційній системі, а також проводити діагностику. 3. Не дає представлення про роботу попереджувально-аварійній сигналізації і захисту при понижені чи підвищені тиску води в циркуляційній водяній системі від номінального тиску. 4. В цілях вибухо-небезпеки прототип не оснащений автоматичним включенням продувки топки котлоагрегата перед включенням і після відключення паливного насоса. Як найближча за технічною суттю і результатом, що досягається, ця конструкція пристрою прийнято за прототип. В основу винаходу поставлена задача: створення учбового тренажера, що розширює дидактичні можливості засобів навчання за рахунок роботи замкнутої системи циркуляції води "на себе" та застосування штатного більш функціонального обладнання і спеціальних вузлів і пристроїв, пов'язаних між собою логічними зв'язками, здатними моделювати реальні процеси, які протікають в складних уніфікованих автоматизованих котельних установках, обладнаних системами, крім паливної і повітряної, циркуляційною водяною системою, а також попереджувально-аварійною сигналізацією і захистом. Поставлена задача вирішується тим, що в учбовому тренажері котельної установки типу КОАВ, який має паливний насос, електромагнітний привід, електролампу імітації горіння факела, фоторезистор, блок термодатчиків з електронагрівачем, вимірювач тиску палива, блок звукової сигналізації, кнопку запалювання факела, тумблер "Обрив факела" та трансформатор запалення, згідно з заявленим винаходом, додатково має замкнуту циркуляційну водну систему, яка включає електропроводи циркуляційних водних насосів (з водними насосами), запірнопрохідний клапан (регулятор тиску води), редукційний клапан, запобiжний клапан, безповоротний клапан, датчики тиску води, обладнані перемикачами оперативного задання попереджувальної i аварійної сигналізації та захисту котлоагрегату по тиску циркуляційної води, порогові датчики нагріву зимової температури води та порогові датчики нагріву літньої температури води, також обладнані перемикачами оперативного задання попереджувальної i аварійної сигналізації та захисту котлоагрегату по температурі циркуляційної води, електродвигун приводу палива насосу і вентилятора, відсічний клапан палива, швидкозапірний клапан, електроди запалювання факела, котлоагрегат вогнетрубний автоматичний водогрійний, неповоротний клапан, регулятори настройки (КРМ) по тиску і температурі води в системах котлоагрегату, щит приборів тиску води, тиску палива і температури води, вимірювач тиску води, вимірювач температури води, лампи відповідної сигналізації, головний пакетний вмикач живлення котлоагрегату, тумблер "горіння", трансформатор живлення тренажера 380/220 В, паливний бак, редукційно-перепускний клапан палива, вмикач напруги, причому блок управлiння котлоагрегатом з'єднаний з електропроводами циркуляцiйних водяних насосів, які забезпечують циркуляцію води через запірно-прохідний клапан (регулятор тиску води), вхід якого підключений до вимiрювача тиску води та порогових датчиків тиску води, що підключені до блока управління котлоагрегатом, який з'єднаний з блоком звукової сигналізації та електромагнiтним проводом відсічного клапана, що зв'язаний з електролампою імітації горіння факела та з електронагрiвачем, 1 UA 102462 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 а блок термодатчикiв, в свою чергу, підключений до порогових датчиків температури літнього режиму нагріву води та порогових датчиків температури зимового режиму нагріву води, які обладнані перемикачами оперативного задання граничних значень температури, що з'єднані з блоком управління котлоагрегатом, який підключено до електродвигуна приводу паливного насоса та вентилятора. Нова сукупність істотних ознак дозволяє одержати технічний результат: - проводити підготовку і експлуатацію складних котельних установок типу КОАВ; - створювати на працюючому учбовому тренажері "Діюча модель автоматизованого котлоагрегату типу КОАВ" граничні передаварійні і аварійні ситуації по температурі і тиску води проводити діагностику котельної установки та відпрацювати ліквідацію аварійних ситуацій; - налаштовувати параметри систем котельної установки на оптимальний режим роботи. На кресленні представлена блок-схема управління тренажером котельної установки типу КОАВ, яка містить: 1 – паливний насос; 2 – електродвигун приводу паливного насоса - 1 і вентилятора - 3; 4, 5 – електропровід циркуляційних водяних насосів; 6 – відсічний клапан палива 7 – електромагнітним привід; 8 – швидкозапірний клапан; 9 – електролампа імітації горіння факела; 10 – електроди запалювання факела; 11 – фоторезистор; 12 – котлоагрегат вогнетрубний автоматичний водогрійний типу КОАВ; 14 – блок термодатчиків з електронагрівачем – 13; 15 – неповоротно-запірний клапан; 16 – запірно-прохідний клапан, регулятор тиску води; 17 – запобіжний клапан; 18 – незворотний клапан; 19 – редукційний клапан; 20, 21 – порогові датчики (КРМ) тиску води; 22, 23 – порогові датчики (КРМ) літнього нагріву води; 24, 25 – порогові датчики (КРМ) зимового нагріву води; 26, 27 – перемикачі оперативного задання попереджувальної і аварійної сигналізації та захисту по тиску води в циркуляційні водній системі; 28-31 – перемикачі оперативного задання порогових значень температури води; 33-38 – регулятори настройки (КРМ) по тиску і температурі води в системах котлоагрегату; 39 – щит приладів тиску води, тиску палива і температури води; 40 – вимірювач тиску води; 41 – вимірювач температури води; 42 – вимірювач тиску палива; 43 – блок звукової сигналізації; 44 – блок управління котлоагрегатом; 45 – лампа наявності живлення блока управління; 46 – лампа включення світлової сигналізації; 47 – кнопка запалювання факела; 48 – головний пакетний вмикач живлення котлоагрегату; 49 – лампа сигналізації нормального робочого тиску води; 50 – лампа сигналізації граничного низького тиску води; 51 – лампа сигналізації граничного високого тиску води; 52 – лампа "Резерв"; 53 – тумблер "горіння"; 54 – тумблер "Ревун"; 55 – тумблер "Обрив факела"; 56 – трансформатор запалення дуги (10 000 в); 57 – трансформатор живлення тренажера 380/220 в; 58 – паливний бак; 59 – редукційно-перепускний клапан палива; 60 – вмикач напруги. Учбовий тренажер котельної установки працює наступним чином. 2 UA 102462 C2 5 10 15 20 Живлення котлоагрегату забезпечується струмом від промислової мережі через трифазний трансформатор змінного струму – 57 (380/220 В). Нагрів котельної води здійснюється в блоці термодатчиків – 14 ємністю 1,5 дм. куб. електронагрівачем - 13 потужністю 70Вт 220В включеному паралельно імітатору горіння факела електролампи - 9 потужністю 60Вт 220В. В термоблоці – 14 знаходяться чутливі елементи порогових датчиків температури нагріву води КРМ (комбінованих реле манометричних) – 22-25 та вимірювач температури води – 41. Система циркуляційної води виконана так, що циркуляційні насоси з електроприводами – 4,5 замкнуті і працюють "на себе". Для регулювання тиску води встановлений запірно-прохідний клапан – 16, за допомогою якого регулюється тиск води в циркуляційній системі за рахунок зміни прохідного отвору клапана. До клапана - 16 підключені порогові датчики тиску води КРМ – 20, 21, а також вимірювач тиску води – 40. Паливний насос – 1, що приводиться в дію електроприводом – 2, подає із паливного бака – 58 паливо через відсічний клапан - 6 на заглушену форсунку і вимірювач тиску палива – 42. Тиск палива (веретенне масло) регулюється редукційно-перепускним клапаном – 59. Для оперативного створення граничних і аварійних показників по температурі та тиску води в схему управління котлоагрегатом введені перемикачі – 26-31. Аварійний обрив факела здійснюється за допомогою швидкозапірного клапана – 8 шляхом відключення імітатора горіння факела електролампи - 9. Підготовка до роботи тренажера "Діюча модель автоматизованої котельної установки типу КОАВ": 1. Провести ретельний огляд тренажера і впевнитись в повній комплектації контрольновимірюваних приладів, засобів автоматики, арматури, справність паливної, водяної та повітряної системи, а також перевірити наявність і справність заземлення котлоагрегату; 25 2. Заповнити замкнуту водну циркуляційну систему з електроприводами циркуляційними насосами і блока термодатчиків – 14; 4,5 3. Заповнити паливний бак - 58 і паливний насос - 1 веретенним маслом; 4. Відрегулювати повітряну заслінку вентилятора – 3 на максимум; 5. Установити порогові датчики нагріву води на літній 22-23 чи зимовий 24-25 режими роботи в залежності від налаштування; 30 6. Встановити клапан – 16 на оптимальний тиск води в циркуляційній системі; 7. Включити живлення електроприводів – 4, 5 циркуляційних насосів, електропривід – 2 паливного насоса – 1 і вентилятора – 3; 35 8. Включити вмикач напруги – 60 від промислової мережі подачі живлення на блок управління котлоагрегатом – 44, при цьому загориться сигнальна лампа наявності живлення – 45 на блоці управління котлоагрегату – 44. Автоматичне управління учбовим тренажером котельної установки типу КОАВ: Включити головний пакетний вмикач – 48 блока управління котлоагрегатом – 44 в положення "Ввімкнено", при цьому включиться електропривід - 4, 5 циркуляційних насосів. 40 45 Якщо температура блока термодатчиків – 14 нижче чи на рівні нижнього порогу, встановленому на пороговому датчику КРМ – 22, то живлення надійде до електроприводу – 2 вентилятора – 3 і паливного насоса – 1. Через проміжок часу 15 с. ±2с. необхідний для продувки топки котлоагрегату – 12 реле часу (на блок-схемі не показані) пульта управління котлоагрегатом – 44 ввімкне електромагнітний клапан – 7 і трансформатор запалення – 56. Внаслідок цього живлення надійде на електролампу – 9, імітуючи загоряння факела, і електронагрівач – 13 блока термодатчиків – 14, імітуючи нагрів котлоагрегату. 3 UA 102462 C2 Після імітації загорання факела і початку нагріву блока термодатчиків – 14 фоторезистор – 11 вимкне подачу живлення через блок управління котлоагрегатом – 44 на трансформатор – 56 і електроди запалення факела – 10. 5 10 При досягненні температури відповідно до верхнього значення в блоці термодатчиків – 14 пороговий датчик КРМ – 23 через блок управління котлоагрегатом – 44 розімкне ланцюг живлення електромагнітного приводу – 7 відсічного клапана палива - 6, який в свою чергу знеструмити лампу імітації горіння факела – 9 і нагрівач – 13 блока термодатчиків – 14, при цьому електропривід – 4, 5 циркуляційних насосів буде працювати і при зниженні температури до нижнього значення, установленого на пороговому датчику КРМ – 22, процес введення тренажера (котлоагрегату) в роботу повториться аналогічно попередньому включенню. Система попереджувальної сигналізації і захисту тренажера (котельної установки типу КОАВ): 15 20 Якщо при запуску котлоагрегату - 12 не відбулось загоряння факела чи відбувся обрив факела по технологічних причинах або зниження тиску палива нижче робочого, то відсічний клапан перекриє доступ палива до форсунки, фоторезистор – 11 через блок управління котлоагрегатом – 44 відключить електромагнітний привід – 7 клапана імітації відключення палива – 6 та трансформатор запалення – 56, після цього включиться сигнальна лампа – 55 (обрив факела) і блок звукової сигналізації – 43. Реле часу блока управління – 44 через 15с. ±2с. вимкне електродвигун – 2 приводу паливного насоса – 1 і вентилятора – 3, таким чином пройде продувка топки котла при аварійній ситуації (обрив факела чи зниження тиску палива). Імітацію аварійної ситуації (обрив факела) можна проводити приводом швидкозапірного клапана – 8 і відключення живлення електролампи – 9 імітації горіння факела. 25 30 При досягненні тиску води в циркуляційній системі вище верхнього значення 0,13+0,02 МПа або нижче нижнього значення 0,08-0,02 МПа порогові датчики КРМ – 20, 21 через блок управління котлоагрегатом – 44 ввімкнуть візуальну сигналізацію лампи – 50 або 51 і блок звукової сигналізації – 43, а також узагальнений захист. Котлоагрегат (тренажер) можна ввести в дію після усунення причин спрацювання захисту по обриву живлення лампи імітації факела – 9 і порушення тиску води в циркуляційній системі шляхом переблокування головного пакетного перемикача – 48 по технологічному процесу як при нормальному запуску. Імітація порушення тиску води, який відрізняється від номінального, в системі циркуляції води виконується запірнопрохідним клапаном – 16, що регулює тиск води, за рахунок зміни його прохідного отвору. 35 Ручне управління учбовим тренажером котлоагрегату типу КОАВ: Ручне управління тренажера "Діюча модель автоматизованого котлоагрегату типу КОАВ" здійснюється у випадках виходу з ладу приладів автоматичного включення і виключення котлоагрегату, при цьому захист залишається не вимкненим. 40 45 Для роботи котлоагрегату в ручному режимі необхідно тумблер горіння факела – 53 установити в положення "ручне", включити живлення електроприводу – 4-5 циркуляційних насосів, а також електропривід – 2 вентилятора - 3 і паливного насоса – 1. При цьому головний пакетний вмикач – 48 встановити в положення "ввімкнено". Після продувки топки котлоагрегату через 20 с. відкрити швидкозапірний клапан – 8 і натиснути кнопку запалення факела – 47 і при загоранні факела - загориться лампа імітації горіння факела – 9, відпустити кнопку запалення факела – 47. 4 UA 102462 C2 5 Відключення котлоагрегату при ручному управлінні здійснюється при досягненні температури води верхнього значення на вимірювачі температури води – 41 за допомогою швидкозапірного клапана, при цьому відключиться лампа імітації горіння факела – 9 і електронагрівач – 13 блока термодатчиків – 14. Фоторезистор – 11 через блок управління котлоагрегатом – 44 відключить електропривід – 2 паливного насоса – 1 і вентилятора – 3. При ручному управлінні після відключення котлоагрегата, продувка топки не проводиться, а включиться сигнальна лампа – 55 "обрив факела". 10 15 20 25 Пуск учбового тренажера котельної установки при ручному управлінні можливий тільки при температурі в котлі (термоблока) - 14 рівній чи менше нижчому встановленому на КРМ - 22, контроль за роботою тренажера котлоагрегата проводиться по приладах - 40, 41, 42 щита приладів - 39. "Учбовий тренажер котельної установки" за рахунок використання штатного обладнання та введення в нього спеціальних елементів і пристроїв, зв'язаних між собою логічними зв'язками, забезпечує реальні умови при роботі автоматизованого котлоагрегату і його систем, дає можливість створювати граничні і аварійні ситуації, що протікають в реальних автоматичних котлоагрегатах і його системах, відпрацьовувати їх усунення, виконувати настройку обслуговування і ремонт систем і засобів автоматичного управління. Тренажер шляхом розширення дидактичних можливостей значно покращить якість професійної підготовки спеціалістів, обслуговуючих автоматичні котлоагрегати, що звільнить необхідність навчання спеціалістів на штатних котлоагрегатах, а значить виключить витрату палива і ресурс котлоагрегатів. Тренажер не є об'єктом підвищеної вибухово-пожежної безпеки і в умовах учбової аудиторії, після здобуття начальних навиків, може використовуватись для самостійного навчання. Запропонований учбовий тренажер може використовуватись для якісного навчання спеціалістів по експлуатації автоматизованих котлоагрегатів, що використовуються в промисловості, на транспорті та в сільському господарстві. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 40 45 50 55 Учбовий тренажер котельної установки, який має паливний насос, електромагнітний привід, електролампу імітації горіння факела, фоторезистор, блок термодатчиків з електронагрівачем, вимірювач тиску палива, блок звукової сигналізації, кнопку запалювання факела, тумблер "Обрив факела" та трансформатор запалення, який відрізняється тим, що додатково має замкнуту циркуляційну водну систему, яка включає електропроводи циркуляційних водних насосів (з водними насосами), запірно-прохідний клапан (регулятор тиску води), редукційний клапан, запобiжний клапан, безповоротний клапан, датчики тиску води, обладнані перемикачами оперативного задання попереджувальної i аварійної сигналізації та захисту котлоагрегату по тиску циркуляційної води, порогові датчики нагріву зимової температури води та порогові датчики нагріву літньої температури води, також обладнані перемикачами оперативного задання попереджувальної i аварійної сигналізації та захисту котлоагрегату по температурі циркуляційної води, електродвигун приводу палива насоса і вентилятора, відсічний клапан палива, швидкозапірний клапан, електроди запалювання факела, котлоагрегат вогнетрубний автоматичний водогрійний, неповоротний клапан, регулятори настройки комбінованих реле монометричних по тиску і температурі води в системах котлоагрегату, щит приборів тиску води, тиску палива і температури води, вимірювач тиску води, вимірювач температури води, лампи відповідної сигналізації, головний пакетний вмикач живлення котлоагрегату, тумблер ″горіння″, трансформатор живлення тренажера 380/220 В, паливний бак, редукційно-перепускний клапан палива, вмикач напруги, причому блок управлiння котлоагрегатом з'єднаний з електропроводами циркуляцiйних водяних насосів, які забезпечують циркуляцію води через запірно-прохідний клапан (регулятор тиску води), вхід якого підключений до вимiрювача тиску води та порогових датчиків тиску води, що підключені до блока управління котлоагрегатом, який з'єднаний з блоком звукової сигналізації та електромагнiтним проводом відсічного клапана, що зв′язаний з електролампою імітації горіння факела та з електронагрiвачем, а блок термодатчикiв, в свою чергу, підключений до порогових датчиків температури літнього режиму нагріву води та порогових датчиків температури зимового режиму нагріву води, які обладнані перемикачами оперативного задання граничних значень температури, що з'єднані з блоком управління котлоагрегатом, який підключено до електродвигуна приводу паливного насоса та вентилятора. 5 UA 102462 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6