Общее введение в горелки

Thread Content

Последнее редактирование сделал пользователь lyyifeng 30.03.2016 в 11:49. Горелка, являясь электромеханическим устройством с высоким уровнем автоматизации, по выполняемым функциям делится на пять основных систем: систему подачи воздуха, систему зажигания, систему мониторинга, топливную систему и электроконтрольную систему. 1. Система подачи воздуха. Функция системы подачи воздуха заключается в поступлении в камеру сгорания воздуха определенной скорости и объема. К основным ее компонентам относятся: корпус, двигатель вентилятора, лопасти вентилятора, трубопроводы для подачи воздуха, регулятор клапанов, стопорные элементы клапанов и диффузор. Корпус: является основной составляющей, служащей кронштейном для размещения всех компонентов горелки и каналом для подачи свежего воздуха. С точки зрения внешнего вида их можно разделить на коробчатые и пистолетные. У коробчатых горелок обычно имеется кожух из литого материала, а мощность у них, как правило, невелика. У горелок с высокой мощностью чаще используется раздельная конструкция корпуса; такие горелки, как правило, имеют пистолетную форму. Материалом для корпуса обычно являются литые изделия из высокопрочных легких сплавов. Электродвигатель вентилятора: в основном обеспечивает привод вращения рабочего колеса вентилятора и высоконапорного масляного насоса; в некоторых горелках для привода масляного насоса используется отдельный электродвигатель. Некоторые горелки низкой мощности используют однофазные двигатели; их мощность относительно невелика. Большинство горелок оснащены трехфазными двигателями, и для нормальной работы горелки двигатель должен вращаться только в определенном направлении. Лопасти вентилятора: благодаря высокой скорости вращения они создают достаточное давление воздуха для преодоления сопротивления камеры сгорания и дымохода, а также подают в камеру сгорания достаточное количество воздуха для обеспечения процесса сгорания. Он состоит из цилиндрических колес с лопастями, расположенными под определенным углом наклона. Материалом для их изготовления обычно является высокопрочная легкая сплавная сталь; существуют также изделия, изготовленные методом литья под давлением. Все качественные роторы вентиляторов обладают хорошими характеристиками динамического баланса. Ствол ветряного пистолета: служит для направления потока воздуха и стабилизации давления воздуха; также является частью канала подачи воздуха. Обычно имеется внешний фланец для соединения с отверстием печи. В качестве материала для его изготовления обычно используется высокопрочная и жаростойкая легированная сталь. Контроллер дверцы вентиляции: это устройство управления, которое с помощью механических соединительных элементов контролирует вращение створки дверцы вентиляции. Как правило, существуют два типа контроллеров: с гидравлическим приводом и с приводом на основе серводвигателя. Первые обеспечивают стабильную работу и реже выходят из строя, в то время как вторые позволяют осуществлять точный контроль, что способствует плавным изменениям объема воздуха. Регулирующие заслонки воздуховода: их основная функция — регулировать размер входного канала для контроля объема поступающего воздуха. Их составные материалы включают литье под давлением и сплавы; перегородки, изготовленные методом литья под давлением, обычно имеют однокомпонентную структуру, тогда как перегородки из сплавов могут иметь различные конфигурации: однокомпонентные, двухкомпонентные, трехкомпонентные и т. д. Дисперсионный диск: его специальная конструкция позволяет создавать вращающийся поток воздуха, что способствует полному смешиванию воздуха и топлива, а также служит для регулирования количества вторичного воздуха. 2. Система зажигания. Функция системы зажигания заключается в возгорании смеси воздуха и топлива. К её основным компонентам относятся: трансформатор зажигания, электроды зажигания и высоковольтный кабель для передачи энергии. Искровой трансформатор: это преобразовательный элемент, вырабатывающий высокое напряжение. Величина выходного напряжения обычно составляет: 2×5 кВ, 2×6 кВ, 2×7 кВ; величина выходного тока — 15–30 мА. Электрод зажигания: преобразует высоковольтную электрическую энергию в световую и тепловую энергию посредством дугового разряда для зажигания топлива. Обычно бывают два вида: моноблочные и раздельные. Кабель высокого напряжения: его функция — передача электрической энергии. 3. Система мониторинга. Функция системы мониторинга заключается в обеспечении безопасной работы горелки; к её основным компонентам относятся детектор пламени, детектор давления, датчик температуры и т. д. Детектор пламени: его основная функция — контролировать процесс возникновения пламени и генерировать сигналы для передачи их на контроллер. Существует три основных типа детекторов пламени: фоторезисторы, ультрафиолетовые датчики UV и ионизационные электроды. А. Фоторезистор: часто используется в горелках для сжиженного нефтяного топлива и тяжелого нефтяного топлива. Его функция и принцип работы заключаются в следующем: фоторезистор соединен с реле пламени, имеющим три контакта. Сопротивление фоторезистора изменяется в зависимости от количества света, который он получает; чем больше света, тем ниже сопротивление. Когда напряжение на фоторезисторе остается постоянным, сила тока в цепи увеличивается. Как только сила тока достигает определенного значения, реле пламени активируется, что позволяет горелке продолжать работу. Когда фоторезистор не регистрирует достаточного количества света, реле пламени не работает, и горелка прекращает свою работу. Фоторезисторы не подходят для газовых горелок, поскольку пламя при сгорании газа недостаточно яркое. Б. Ионизационный электрод: часто используется в горелках для сжигания газа. Программируемый контроллер подает на трансформатор зажигания напряжение 220 В. Один из двух выходных кабелей высокого напряжения подключен к земле, а другой — к электроду зажигания. Между электродом и землей происходит разряд, в результате чего возникает искра, которая зажигает смесь горючего и воздуха. Программируемый контроллер также обеспечивает питание ионизационного электрода. Если пламени нет, подача электроэнергии на электрод прекращается. Если же пламя есть, горючее ионизируется под действием высокой температуры; ионный ток течет между электродами, пламенем и горелкой. Этот ионный ток преобразуется в постоянный ток, который через корпус горелки, подключенный к земле, попадает в реле пламени, что обеспечивает нормальную работу горелки. Если ионизационный электрод приходит в контакт с землей, ток, который генерируется, будет переменным, а не постоянным. В таком случае реле пламени не будет работать, а программируемый контроллер будет заблокирован. Кроме того, ток ионизации и ток зажигания проходят по одной и той же заземляющей цепи. Поскольку ток зажигания гораздо сильнее тока ионизации, если направления этих токов противоположны, ток ионизации будет блокироваться током зажигания, в результате чего после возникновения пламени в камере сгорания происходит разрыв цепи. Этот недостаток можно устранить путем обратного подключения трансформатора зажигания: при обратном подключении проводов направление переменного тока в трансформаторе меняется на 180°, что приводит к изменению направления тока зажигания на 180°. В результате направления обоих токов становятся одинаковыми, и таким образом вышеупомянутый недостаток устраняется. Кроме того, нестабильность пламени в зоне ионизации также может привести к прерыванию подачи горючего даже при наличии пламени. Это может быть связано с неподходящим соотношением воздуха и горючего; эту проблему можно решить путем регулировки количества воздуха или горючего. Также причиной может быть неравномерное распределение воздуха и горючего в горелке; в этом случае поможет регулировка положения горелки. В. Ультрафиолетовый датчик UV: обычно используется в горелках, работающих как на газе, так и на жидком топливе. Этот датчик способен реагировать только на ультрафиолетовое излучение в пламени (диапазон длин волн 190–270 нанометров). UV-трубка не реагирует на свет от огнеупорных материалов, находящихся в камере сгорания, на обычный свет или на свечение внутри печи. Срок службы UV-трубки при температуре окружающей среды не выше 50°C составляет примерно 10 000 часов; слишком высокая температура значительно сокращает этот срок. Если он получает достаточное количество ультрафиолетовых лучей, он может генерировать ток, который при соответствующем усилении заставляет реле или пламенное реле замкнуться. Если заряд в УФ-лампе исчерпан, она будет сигнализировать о наличии ультрафиолетового излучения, даже если его нет. Чтобы преодолеть этот недостаток, перед каждым включением контроллер подает соответствующее напряжение на её клеммы. Таким образом, даже при исчерпании заряда сигнал будет указывать на отсутствие пламени, и тогда контроллер автоматически прекращает свою работу. Для проверки эффективности УФ-датчика после зажигания его вытаскивают с места установки на минимум одну минуту. После этого датчик больше не может обнаруживать ультрафиолетовое излучение, исходящее от пламени; соответствующий реле отключается, и горелка прекращает работу. Даже небольшое количество масляных пятен может заблокировать путь ультрафиолетовых лучей к фотоэлементу, в результате чего внутренние датчики не получают достаточного количества ультрафиолетового излучения и не могут функционировать. Поэтому фотоэлемент необходимо тщательно очистить. УФ-трубка не реагирует на солнечный свет или свет обычных ламп; ее чувствительность можно проверить с помощью пламени или искры, возникающей между двумя электродами обычного зажигательного трансформатора. Для обеспечения нормальной работы горелки её ток должен быть стабильным и не меньше тока, требуемого программируемым устройством. Этот ток можно измерять с помощью микроамметра; его значение не должно быть ниже установленного лимита. Датчик давления обычно используется в газовых горелках для контроля высокого и низкого давления газа, а также давления воздуха. Если горелка применяется в паровых котлах, то также осуществляется контроль давления пара. Датчик температуры: в основном предназначен для контроля и измерения температуры дымовых газов, температуры топлива (тяжелого топлива), а также температуры воды в системе и в качестве растворителя. 4. Топливная система. Функция топливной системы заключается в обеспечении горелки необходимым топливом для сгорания. Система топлива для горелок сжигания топлива в основном включает: топливные трубы и фитинги, насос топлива, электромагнитный клапан, форсунку и предварительный нагреватель тяжелого топлива. Газовые горелки в основном состоят из фильтра, регулятора давления, группы электромагнитных клапанов и группы зажигательных электромагнитных клапанов. Трубопроводы и фитинги: используются для транспортировки топлива. Маслопомпа: устройство, создающее масло под давлением; давление выходящего масла обычно превышает 10 бар, что необходимо для обеспечения требуемого уровня распыления и количество вводимого масла. Существуют два типа маслопомп: с одним выходным трубопроводом и с двумя выходными трубопроводами. У некоторых горелок насос для масла соединен коаксиально с двигателем вентилятора, а у других имеется отдельный двигатель для насоса масла. Распространенными типами масляных насосов являются модели J, E и TA; они подходят для однотрубных и двухтрубных масляных систем. Внутри масляного насоса имеются фильтр, регулирующий клапан давления и запорный клапан. Фильтр служит в первую очередь для защиты приводного механизма. У фильтра насоса типа E ячейки сетки крупные; при засорении фильтра это может привести к чрезмерному вакууму. Фильтр необходимо регулярно чистить. После чистки или замены фильтра необходимо убедиться в том, что крышка насоса плотно закрыта. Перед запуском насоса необходимо залить масло в него через входной трубопровод до уровня перепуска насоса; в противном случае насос может быть поврежден из-за работы в сухом режиме. Сопротивление всасыванию на впускном отверстии насоса не должно превышать 0,4 бар; давление на выпускном отверстии обычно составляет 10–24 бара. Максимальное давление подачи масла у насосов типа J составляет 20 бар, у насосов типов E и TA — 40 бар; максимальная температура подачи масла — 90°C. Электромагнитный клапан: используется для управления открытием и закрытием масляного тракта; чаще всего это двухходовые и трехходовые клапаны. Насадка: основная функция — распыление капель масла. Основными параметрами форсунки являются угол распыления (30°, 45°, 60°, 80°), способ распыления (полное, полупустое, неполное) и количество вводимого топлива. При одинаковом давлении форсунка с меньшим объемом впрыска обеспечивает лучшее распыление. Чаще всего используются простые механические форсунки с распылением и форсунки с возвратом топлива. Первые имеют простую конструкцию и систему, являются довольно надежными; обычно применяются в горелках с небольшой нагрузкой. Вторые имеют более сложную конструкцию и систему, но обладают хорошими характеристиками регулирования; подходят для котлов, у которых нагрузка часто меняется в широких пределах. Простые механические распылительные форсунки бывают с тангенциальными канавками и с тангенциальными отверстиями; у первых угол распыления больше, а размер частиц распыляемой жидкости меньше. Подогреватель мазута: специальное оборудование для горелок на мазуте, предназначенное для нагрева мазута до определенной температуры с целью снижения его вязкости и улучшения процесса распыления. Система регулирования температуры этого подогревателя связана с системой управления горелкой. Фильтр: его функция — предотвращение попадания примесей в группу электромагнитных клапанов и в камеру сгорания. Регулятор давления: его основная функция — снижение и стабилизация давления. Обычно он используется в системах подачи газа под высоким давлением; давление на входе не должно быть ниже 100 мбар. Группа электромагнитных клапанов: обычно состоит из защитного электромагнитного клапана и основного электромагнитного клапана; существуют раздельные и объединенные варианты. В объединенной группе электромагнитных клапанов обычно также присутствуют регулятор давления и фильтрующая сетка. Безопасные электромагнитные клапаны, как правило, являются быстродействующими (быстро открывающимися и закрывающимися). Основной электромагнитный клапан обычно имеет двухступенчатую конструкцию и бывает как с быстрым открытием/закрытием, так и с медленным открытием/закрытием. Детектор утечек электромагнитного клапана: его функция — проверять, надежно ли закрыты электромагнитные клапаны. Обычно используется в горелках с мощностью более 1400 кВт. Группа клапанов зажигания: обычно включает в себя ручной шаровой клапан, стабилизатор и электромагнитный клапан. В основном используется в горелках с высокой мощностью. Где: 1 – ручной клапан; 2 – фильтр; 3 – регулятор давления; 4 – выключатель давления; 5 – электромагнитный клапан; 6 – устройство для обнаружения утечек; 7 – регулятор баланса давления воздуха и газа; 8 – форсунка; 9 – регулятор дросселя; 10 – вентилятор; 11 – клапан для зажигания.
Система подачи топлива: Система подачи газа: 5. Электронная система управления. Электронная система управления является центром управления и связи для всех вышеупомянутых систем. Основным элементом управления является программируемый контроллер. Для разных каминов используются разные программмируемые контроллеры. Среди них – серии LFL, LAL, LOA, LGB. Основное отличие между этими сериями заключается в разном времени выполнения отдельных операций.