Учебное пособие по ремонту котельных
1. Организация и планирование ремонтов теплотехнического
1.1. Виды ремонтов и их планирование ……………………………… 8
1.2. Организация ремонтов теплотехнического оборудования ……. 11
1.3. Приемка оборудования после ремонта ………………………. 14
2. Ремонт котельных установок ……………………………..…………. 17
2.1. Подготовка и организация ремонта………………………….… 17
2.2. Оборудование, инструмент и средства механизации
2.2.1. Металлические леса и подъемные устройства…………. 20
2.2.2. Такелажные работы, машины, оборудование
2.3. Вывод котла в ремонт…………………………………………… 36
2.4. Ремонт элементов котлоагрегата……………………………….. 38
2.4.1. Повреждения трубной системы котла…………….……. 38
2.4.2. Замена поврежденных труб и змеевиков……………..… 40
2.4.3. Ремонт труб на месте установки………………………. 43
2.4.4. Ремонт вальцовочных соединений……………. ………. 47
2.4.5. Ремонт креплений труб и змеевиков……………………. 49
2.4.6. Повреждения и ремонт барабанов котлов низкого
и среднего давлений……………………………..………. 53
2.4.7. Ремонт барабанов котлов высокого давления…………. 56
2.4.8. Ремонт чугунных экономайзеров…………………….…. 60
2.4.9. Повреждения и ремонт трубчатых воздухо-
2.4.10. Ремонт горелок и форсунок……………………………. 64
2.5. Заключительные работы по ремонту котла……………………. 66
2.5.1. Подготовка котла к послеремонтным испытаниям……. 66
2.5.2. Гидравлическое испытание котла после ремонта……… 67
2.5.3. Опробование котла на паровую плотность…………….. 68
3. Ремонт вращающихся механизмов …………………….…………… 70
3.1. Ремонт сборочных единиц вращающихся механизмов……. 70
3.1.1. Ремонт прессовых соединений………………………….. 70
3.1.3. Ремонт зубчатых передач……………………. ………… 79
3.1.4. Ремонт червячных передач……………..……………….. 80
3.1.5. Ремонт подшипников скольжения………………..…….. 82
3.1.6. Ремонт подшипников качения………………………..…. 89
3.2. Ремонт дымососов и вентиляторов…………………………….. 99
3.3. Ремонт оборудования пылеприготовления………………..…. 106
3.3.1. Ремонт углеразмольных шаровых барабанных
3.3.2. Ремонт молотковых мельниц…………………………. 114
3.3.3. Ремонт питателей топлива………………….………….. 118
3.3.4. Ремонт питателей пыли……………………. …………. 122
3.3.5. Ремонт сепараторов и циклонов…………..…………… 125
4. Ремонт тепловых сетей и теплопотребляющего оборудования .. 139
4.1. Повреждения тепловых сетей…………………………….…… 139
4.2. Виды ремонтов тепловых сетей…………………………….…. 142
4.2.1. Т екущий ремонт тепловых сетей……………………… 146
4.2.2. Капитальный ремонт тепловых сетей……………….… 147
4.2.3. Планирование ремонта…………………………………. 150
4.2.4. Ремонтная документация………………………………. 151
4.3. Организация ремонта тепловых сетей………….……………. 156
4.3.1. Особенности производства работ при ремонте теп-
4.3.2. Организация труда……………………………………. 158
4.4. Работы, выполняемые при ремонте тепловых сетей………… 160
4.4.2. Сварочно-монтажные работы………………………….. 171
4.4.3. Монтажные работы при замене трубопроводов
4.4.4. Испытание и промывка теплопроводов……………….. 200
4.4. Сдача и приемка в эксплуатацию тепловых сетей……. …… 203
4.5. Ремонт тепловых пунктов………………………………….….. 208
4.5.1. Текущий ремонт теплового пункта……………………. 208
4.5.2. Капитальный ремонт теплового пункта…………….… 214
4.6. Правила техники безопасности при ремонте тепловых
сетей и теплопотребляющего оборудовании……………..…. 231
Библиографический список…………………………….………………. 239
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК (Ремонт теплотехнического оборудования и тепловых сетей)
1. Баранов П. А. Эксплуатация и ремонт паровых и водогрейных котлов. – М.: Энергоатомиздат, 1986 . – 264 с.
2. Капелович Б.Э., Логинов И.Г. Эксплуатация и ремонт паротурбинных установок: учебник для энерг. и энергостроит. техникумов – М.: Энергоатомиздат, 1988 . – 174 с.
3. Эстеркин Р. И. Эксплуатация, ремонт, наладка и испытания теплотехнического оборудования: учебник для техникумов. – 3-е изд., перераб. и доп. – СПб.: Энергоатомиздат, 1991 . – 304 с.
4. Шумов В. В. Аварийно-восстановительные работы на трубопроводах тепловых сетей. – СПб.: Энергоатомиздат, 1992. – 136с.
5. Цешковский А.А. Специализированный ремонт котельных агрегатов: Учеб. пособие для повышения квалификации. – М.: Высш. школа, 1970. – 224 с.
6. Изготовление и ремонт объектов котлонадзора: Справочник / П.А. Антикайн, А.К. Зыков, Б.В. Зверьков. – М.: Металлургия, 1988. – 624 с.
7. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник / В. И. Манюк, Я. И. Каплинский, Э. Б. Хиж и др. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1988 . – 432 с.
8. Справочник строителя тепловых сетей / С. Е. Захаренко и др.; под общ. ред. С. Е. Захаренко. – Изд. 2-е, перераб. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 185 с.
9. СО 34.04.181-2003. Правила организации технического обслуживания и ремонта оборудования, зданий и сооружений электростанций и сетей. – М .: ОАО РАО «ЕЭС России», 2004. – 446 с.
10. ПБ 10 – 573 – 03. Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды. – СПб.: ЦОТПБСП, 2003. – 106 с.
Источник
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Обслуживание и ремонт
1 УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Обслуживание и ремонт Семейство: Настенные котлы Группа: Компактные Модель: UNO Издание 1 от 25 Октября 2002
2 2 Trouble-shooting СОДЕРЖАНИЕ 1 ОПИСАНИЕ ПЛАТЫ УПРАВЛЕНИЯ UNO-MCU MI FFI ОПИСАНИЕ ПЛАТЫ УПРАВЛЕНИЯ UNO-COM MI FFI ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ — Питание Проверка напряжения на плате UNO MCU MI_FFI ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ — КОМПОНЕНТЫ Проверка датчика температуры NTC Проверка датчика протока ГВС Проверка модулятора Проверка прессостата. 0 the operations described are carried out on life components:
3 Trouble Shooting 3 НАЧАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ: Убедитесь, что: 1. Система заполнена водой 2. Газовый кран открыт 3. Котел подключен к сети питания 4. Дистанционное управление включено (если оно есть) Нажать кнопку включения Мощность искрообразования отрегулирована правильно? Зеленый индикатор мигает? 1. Проверить исправность предохранителей 2. Проверить напряжение питания на разъеме питания платы 3. Проверить/заменить плату управления ЛЕТО Положение регулятора зима/лето ЗИМА Горячая вода идет? Горячая вода идет? Котел работает? Условия антизамерзания присутствуют? Включен режим антизамерзания? Т C 4 4 Trouble-shooting A Зеленый индикатор горит постоянно? Блокировка котла: проверить причину Режим рециркуляции насоса установлен? 3-ходовой клапан находится в пол. «отопление»?? Заменить 3- ходовой клапан Насос работает? Блокировка: найти причину Температурные датчики исправны? Есть питание на насосе? 1.Проверить наличие воздуха в системе 2. Проверить/ поднять давление до 1 бар 3. Проверить эффективность работы насоса Активирована блокировка? Горит зеленый индикатор, желтый и красный мигают 1. Проверить проводку 2. Проверить/ заменить плату 3. Проверить наличие сигнала с датчика протока при открытии крана ГВ Выключить / включить котел Поджиг горелки 1. Проверить эффективность насоса 2. Разблокировать/ заменить насос В the operations described are carried out on life components:
5 Trouble Shooting 5 В Вентилятор активирован? Индикаторы показывают блокировку? 1.Проверить прессостат 2. Разблокировать насос С Внутренняя защита платы активирована? 1.Проверить / заменить прессостат 2. Проверить исправность кнопки перезапуска 3. Проверить / заменить электрод ионизации Питание на вентилятор подается? 1.Проверить / заменить провод 2. Проверить / заменить плату 3. Проверить / заменить прессостат Заменить вентилятор the operations described are carried out on live components:
6 6 Trouble-shooting С Контакты прессостата замкнуты? 1.Проверить: зеленый индикатор мигает, желтый горит? 2. Проверить Р на прессостате Р >= 1,2 мбар 1. Проверить прессостат 2. Проверить / заменить прессостат 3. Проверить / заменить плату Р 7 Trouble Shooting 7 D Котел неисправен? Обычная работа котла Зеленый индикатор горит Причина ВИДЫ БЛОКИРОВОК Состояние индикаторов З Ж К нет пламени мигает не горит горит перегрев / нет воды мигает горит горит > 5 блокировок подряд мигает горит не горит прессостат выключен мигает горит не горит НЕИСПРАВНОСТЬ 1 В режиме ГВС работает отопление 2 В режиме ГВС вода недостаточно нагревается ПРИЧИНА 3-ходовой клапан не исправен — проверить датчик NTC — проверить настройки газового клапана — проверить проток воды — проверить теплообменник ГВС 3 Шумная работа в режиме ГВС — известковые отложения в теплообменнике ГВС — низкое давление в отопительном контуре — проверить настройки газового клапана — проверить темп. датчики 4 Падение / увеличение давления в отопительном контуре — проверить наличие утечек в контуре — неисправен клапан подпитки — неисправен теплообменник ГВС — расширительный бак не исправен 5 Повторяющиеся блокировки — неисправен датчик ионизации — проверить настройки газ. клапана — проверить цепь датчика ионизации — заменить плату 6 Повторяющиеся блокировки по перегреву 7 При закрытии крана холодной воды, котел самопроизвольно запускается 8 Недостаточный нагрев радиаторов 9 При открытии крана ГВ гаснет горелка — неисправен датчик NTC подачи — воздух в системе — установить редуктор давления в магистрали подачи холодной воды — проверить датчики NTC — проверить байпас — проверить настройки газового клапана активируется функция «антинакипь» при температуре ГВС 61 C 8 8 Trouble-shooting 1 ОПИСАНИЕ ПЛАТЫ УПРАВЛЕНИЯ UNO-MCU MI FFI Разъем системы телесервис Разъем комнатного термостата Разъем таймера Разъем Климатменеджера Разъем установочных перемычек Разъем питания модема системы телесервис Стабилизатор напряжения 5 В постоянного тока Стабилизатор напряжения 12 В постоянного тока Подключение питания Предохранители Варистор Разъем датчика пламени PTC Трансформатор the operations described are carried out on life components:
9 Trouble Shooting 9 2 ОПИСАНИЕ ПЛАТЫ УПРАВЛЕНИЯ UNO-COM MI FFI Через плату UNO-COM P.C.B. осуществляются регулировки посредством потенциометров, которые управляются рукоятками с передней панели. Разъем подсоединения к плате UNO-MCU Индикаторы Потенциометр температуры ЦО Потенциометр температуры ГВС 2.1 TПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ — Питание Проверка напряжения питания платы UNO MCU MI_FFI 1) Pподача напряжения: проверить наличие напряжения
220 В тестером 2) 2A плавкие предохранители: отсоединить питание и проверить целостность тестером (при необходимости — заменить) 3) трансформатор: проверить напряжение на трансформаторе невозможно, потому как пайка вдоль платы, где расположены контакты препятствует доступу к ним) 4) Напряжение постоянного тока 12 В: измерить напряжение 12 В DC между винтами радиатора (контроллер 12 В) и контактом контроллера напряжения 5 В, расположенного на противоположной стороне от контроллера 5) Напряжение постоянного тока 5 В: измерить напряжение постоянного тока 5 В между винтами радиатора (контроллер 12 В) и контактом контроллера напряжения 5 В, расположенного на противоположной стороне от контроллера the operations described are carried out on live components:
10 1 0 Trouble-shooting 2.2 ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ — КОМПОНЕНТЫ Проверка датчиков температуры NTC Проверьте датчик NTC на наличие повреждений, считывая сопротивление в зависимости от температуры: отсоедините контакты датчика и проверьте сопротивление датчика. Если сопротивление соответствует температуре нагрева, датчик исправен. Температура датчика NTC ( C) Сопротивление (ком) , Проверка датчика протока ГВС Откройте кран горячей воды, отсоедините разъем датчика ГВС и проверьте целостность (сопротивление Oм): Если сопротивление >0, проверьте трубку подачи и холодной воды и трубку выхода ГВС на правильность подсоединения, если они в порядке, замените датчик протока. the operations described are carried out on life components:
11 Trouble Shooting Проверка модулятора Установите котел в режим «трубочист» и в течение 5 минут работы в этом режиме проверьте наличие низкого напряжения между контактами модулятора Проверка прессостата Отключите котел от питания, отсоедините разъем от прессостата и проверьте, что цепь разомкнута. Запустите котел, при отсоединенных контактах, проверьте сопротивление, оно должно равняться 0. the operations described are carried out on live components:
Источник
В. М. Тарасюк ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОТЛОВ. Практическое пособие для оператора котельной. Под редакцией Б. А. Соколова
2 В. М. Тарасюк ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОТЛОВ Практическое пособие для оператора котельной Под редакцией Б. А. Соколова 2003
3 УДК ББК Т19 Рецензент кандидат технических наук, доцент кафедры Энергетика высокотемпературной технологии МЭИ (ТУ) Б. А. Соколов Т19 Тарасюк В. М. Эксплуатация котлов: Практическое пособие для оператора котельной/под ред. Б. А. Соколова. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, с.: ил. (Книжная полка специалиста). ISBN В книге приведены основные сведения о котельных установках, работающих на газовом и жидком топливе, и вспомогательном оборудовании. Обобщен производственный опыт по эксплуатации и наладке котлов разных модификаций. Даны правила по устройству и безопасной эксплуатации котельных установок, оборудования и трубопроводов. Для подготовки и повышения квалификации операторов, а также обслуживающего персонала котельных, будет полезна для инженерно-техни- ческих работников и специалистов, отвечающих за безопасную эксплуатацию котлов. УДК ББК ISBN У ЗАО «Издательство НЦ ЭНАС», 2003
4 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕПЛОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ Понятие о физическом теле и веществе Все тела в природе находятся в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном и состоят из мельчайших частиц молекул, связанных между собой силами взаимного притяжения и находящихся в состоянии беспрерывного хаотического движения. Общей мерой различных форм движения материи является энергия. Энергия движения молекул называется внутренней кинетической энергией, а энергия взаимного притяжения молекул внутренней потенциальной энергией. Сумма внутренних кинетической и потенциальной энергий составляет внутреннюю энергию тела, которая может передаваться от одного тела к другому в виде тепла и работы. Передача энергии в виде тепла вызвана энергетическим взаимодействием молекул при отсутствии видимого движения тел. В отли- чие от тепла передача энергии в виде работы связана с видимым перемещением тела, в частности с изменением его объема. Молекулы могут быть самостоятельными, сохраняя при этом химические свойства данного вещества. Молекулы состоят из атомов. В переводе с греческого языка слово «атом» означает «неделимый». Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных частиц электронов, которые двигаются вокруг него. Ядро включает в себя положительно заряженные частицы протоны и частицы, которые не имеют заряда, нейтроны. Различают простые и сложные вещества. Вещества, молекулы которых состоят из атомов одного вида, называют простыми. Например: кислород О 2, водород Н 2, азот N 2, медь Cu, углерод С, алюминий Аl, серебро Аg и др. 3
5 Вещества, молекулы которых состоят из атомов разного вида, называют сложными. Например: углекислый газ СО 2, вода Н 2 О, оксид углерода (или угарный газ) СО, метан СН 4 и т. д. В данное время известно 106 химических элементов, из которых состоят вещества. Физические и химические явления. Физические тела могут претерпевать различные изменения, которые называются явлениями, разделяющимися на физические и химические. Явления, при которых изменяется форма или физическое состояние, но не происходит образования новых веществ, называются физическими. Например, при кипении вода превращается в пар, а при охлаждении из пара снова образуется вода. При этом изменяется только физическое состояние воды, но новые вещества не образуются. То же наблюдается при таянии льда. Изменения веществ, при которых из одних веществ образуются другие, называются химическими явлениями или химическими реакциями. Например, при сжигании угля образуются газообразные продукты сгорания. Химические явления происходят при горении, коррозии металлов, при получении металлов из руд и т. д. Физическое состояние вещества. Состояние физических тел зависит от сил молекулярного притяжения, расстояния между молекулами вещества (межмолекулярного пространства) и от движения молекул. Твердые тела имеют большую силу молекулярного притяжения, малое межмолекулярное пространство и малую подвижность молекул. Эти тела имеют определенную форму и сохраняют свой объем. Для того, чтобы сжать твердое тело или разделить его на части, необходимо приложить определенную силу. В жидких телах сила молекулярного притяжения значительно меньше, чем в твердых, а межмолекулярное пространство и подвижность молекул значительно больше. Благодаря этому жидкости не имеют определенной формы и принимают форму того сосуда, в котором находятся. Жидкости практически не сжимаются. Объем жидкости измеряется размером сосуда, в который жидкость налита. В газообразных телах, например воздухе, паре, горючих и дымовых газах, сила межмолекулярного притяжения мала, межмолекулярное пространство и подвижность молекул велики. Благодаря этому, газообразные тела имеют большую текучесть и не имеют определенного объема. Как и жидкости, газообразные тела занимают форму сосуда, в котором находятся. По сравнению с твердыми телами и жидкостями газообразные тела легко сжимаются. 4
6 Понятие о рабочем теле. В отопительных и производственных котельных рабочим телом (теплоносителем) является водяной пар или горячая вода. Теплоноситель характеризуется параметрами, к которым относятся: давление, температура и удельный объем. Давление это действие газа (жидкости) на стенки сосуда или сила, которая приходится на единицу поверхности, воспринимающей удары молекул данного газа (жидкости). Экспериментами и практикой доказано, что жидкости и газы действуют на поверхность твердых тел, с которыми они граничат. Силы действия жидкостей и газов на соприкасаемые с ними поверхности называют силами давления. Давлением называется отношение нормально направленной силы к площади поверхности, на которую сила действует. Давление обозначается буквой Р. Для определения давления Р необходимо силу F разделить на площадь S, на которую действует эта сила: P = F / S. За единицу силы и веса принят 1 кгс (килограмм-сила), за единицу массы 1 кг, а за единицу площади 1 см 2, таким образом, давление измеряется в кгс/см 2 и его принято называть технической атмосферой (ат). Различают давление атмосферное, избыточное и абсолютное. Атмосферным называют давление воздуха (атмосферы) на Землю и на предметы, которые находятся на ней. Это давление называется барометрическим давлением, поскольку измеряется барометром, и обозначается Р бар. Давление воздуха на уровне моря при температуре 0 С равно 760 мм рт. ст. Его принято называть физической атмосферой (атм). С увеличением высоты над уровнем моря атмосферное давление уменьшается. Избыточное давление это излишек над атмосферным давлением. Это давление измеряется манометром и поэтому давление называют манометрическим или рабочим (кгс/см 2 ; мм рт.ст.; мм вод. ст.). Соотношение между этими единицами следующее: ат кгс/см 2 735,6 мм рт. ст мм вод. ст. 10 вод. ст. = 1 ат = 1 кгс/см = кгс/см 2. 2 = 735,6 мм рт. ст. = мм вод. ст. = 10 м вод. ст. Абсолютное давление это давление жидкостей или газов в закрытом сосуде, обозначается Р абс и равно сумме избыточного и атмосферного давлений: Р абс = Р изб + Р бар
7 Абсолютное давление может быть больше или меньше атмосферного. Давление ниже атмосферного называется вакуумом (Р вак ). В котельной практике это разрежение (тяга) в топке котла и газоходах. Если давление Р меньше атмосферного, то Р абс = Р бар Р вак. Соотношение между физической и технической атмосферами следующее: 760 / 735,6 = 1,033. В международной системе единиц СИ основная единица измерения давления ньютон на квадратный метр (Н/м 2 ). По решению Международного комитета мер и веса, принятому в октябре 1969 г., эта единица названа паскалем (Па), 1 Па = 1 Н/м 2. Эта единица давления очень мала и использовать ее на практике неудобно, поэтому используют кратные несистемные единицы: 1 кпа = Па = 10 З Па 1 МПа = Па = 10 6 Па 1 ГПа = Па = 10 9 Па. Между единицами (кгс/см 2 ; мм рт. ст.; мм вод. ст.) и паскалем (или кратными от него) используются следующие соотношения: Физическая атмосфера 1 атм = 1,033 кгс/см 2 = 760 мм рт. ст.» Па» 101,3 кпа»» 0,1 МПа Техническая атмосфера 1 ат = 1 кгс/см 2 = 735,6 мм рт. ст.» ,5 Па» 98,7 кпа» 0,1 МПа 1 мм рт. ст. = 133,322 Па» 133 Па 1 мм вод. ст. = 9,8066 Па» 10 Па. 6 Температура и теплота, единицы их измерения Температура является мерой теплового состояния или степени нагрева тел. Тепловое состояние тела характеризуется скоростью движения его молекул или средней внутренней энергией тела. Чем выше температура, тем больше скорость движения молекул. Температура тела увеличивается или уменьшается в зависимости от того, получает или отдает это тело тепло. Тела, которые имеют одинаковую температуру, находятся в тепловом равновесии, т. е. не передают тепло одно другому. При нагревании тела расширяются, т. е. увеличиваются в объеме. Это обстоятельство учитывают при конструировании котлов и обмуровки, а также при проектировании трубопроводов различного назначения. Единицей измерения температуры является градус. Для измерения температуры чаще всего используются две шкалы: практичес-
8 кая стоградусная Цельсия и термодинамическая или абсолютная Кельвина. Практическая стоградусная шкала имеет две постоянные точки: плавление льда, которая принимается за 0 С, и кипение воды при нормальном атмосферном давлении (760 мм рт. ст.), принятая за 100 С. Температуру выше 0 С обозначают знаком «+» (плюс), ниже 0 С знаком (минус). В системе СИ используют шкалу с началом отсчета от абсолютного нуля. Абсолютный нуль характеризуется отсутствием движения молекул и отвечает температуре, которая ниже 0 С на 273,15 С (примерно 273 С). Единица термодинамической или абсолютной температуры кельвин (К). Температуру в стоградусной шкале обозначают t, а в абсолютной Т. Эти температуры связаны между собой соотношением: Т = t К. Теплота. Энергия, которая может передаваться от более нагретого тела к менее нагретому при непосредственном контакте или излучением, называется теплотой. Теплота вызывается хаотическим движением частиц (молекул, атомов и т. д.). За единицу измерения теплоты принята калория (кал), которая равна количеству тепла, необходимого для нагревания 1 г воды на 1 С (при t от 19,5 до 20,5 С) при нормальном атмосферном давлении 760 мм рт. ст. Если при измерениях основные или производные единицы оказываются чрезмерно малы или велики, то пользуются кратными и дольными единицами (табл. 1) Кратные и дольные единицы измерения Таблица 1 ± ± ± ± ± ± 7
9 В системе единиц СИ единицей измерения теплоты является джоуль (Дж) универсальная единица работы, энергии и количества тепла. Соотношения между единицами измерения тепла следующие: 1 кал = 4,187 Дж» 4,2 Дж; 1 Дж = 0,239 кал» 0,24 кал. Способы передачи тепла. В котельных установках тепло от продуктов сгорания топлива к поверхностям нагрева передается тремя способами: излучением (радиацией), теплопроводностью и конвекцией. Излучение (радиация) это передача тепла от одного тела к другому на расстояние с помощью электромагнитных волн, например, от горящего факела к поверхностям нагрева котла. Теплопроводность вид теплопередачи, при которой перенесение тепла имеет атомно-молекулярный характер и происходит без макроскопического движения в теле (в стенке трубы котла от внешней поверхности к внутренней). Вещества имеют различную теплопроводность. Так, теплопроводность накипи более чем в 40 раз, а сажи более чем в 200 раз ниже теплопроводности чугуна. Отложения накипи и осадка затрудняют передачу тепла и приводят к перерасходу топлива. Конвекция передача энергии в виде тепла перемещением и перемешиванием нагретых масс жидкостей или газов. Пример конвекции распространение тепла по всей комнате от горячей батареи отопления. В котле конвективный теплообмен происходит на хвостовых поверхностях нагрева, где горячие дымовые газы обтекают трубы экономайзера и нагревают проходящую по трубам воду, а проходя по трубам воздухоподогревателя нагревают воздух. Удельный объем. Удельный объем газа или пара v это объем единицы его массы. Удельный объем величина, обратная плотности вещества, м 3 /кг: Y U 9 P где v объем вещества, м 3 ; r плотность, кг/м 3 ; m масса вещества, кг. 8 Приборы для измерения давления и температуры, их устройство и работа Измерение давления. Для измерения давления газа и воздуха до 500 мм вод. ст. (500 кгс/м 2 ) используют стеклянный U-образный жидкостный манометр (рис. 1). Манометр представляет собой стеклянную U-образную трубку, прикрепленную к деревянной (метал-
10 лической) панели, которая имеет шкалу с делениями в миллиметрах. Наиболее распространенные манометры со шкалами 0 100, и мм. Трубка заполняется водой до отметки нуля. Величина давления равнa сумме высот уровней жидкости, опущенной ниже и поднятой выше нуля. Для удобства отсчета и упрощения измерения на практике иногда используют манометры с двойной шкалой, в которых изменена цена деления в два раза и цифры от нуля вверх и вниз идут с интервалом 20: и т. д. При этом отпадает необходимость в указании высот уровней жидкости, достаточно измерить показания манометра по уровню одного колена стеклянной трубки. Измерение небольших давлений или разрежений до 25 мм вод. ст. (250 Па) однотрубными или U-образными жидкостными манометрами приводит к большим погрешностям при выполнении отсчета результатов измерения. Для увеличения масштаба показаний однотрубного манометра трубку наклоняют. На таком принципе работают жидкостные тягонапоромеры ТНЖ (рис. 2), которые заправляются спиртом плотностью r = 0,85 г/см 3. В них жидкость из стеклянного сосуда вытесняется в наклонную трубку, вдоль которой расположена шкала, градуированная в мм вод. ст. (Па). 1 3 а Рис. 1. U-образный манометр: а для определения давления; б для определения разрежения; 1 конец трубки для подключения к измеряемой среде; 2 открытый конец трубки, сообщающейся с атмосферой; 3 шкала б Рис. 2. Тягонапоромер жидкостный типа ТНЖ: 1 стеклянный сосуд; 2, 5 штуцеры; 3 уровень; 4 винт установки прибора по уровню; 6 винт перемещения шкалы для установки нуля; 7 шкала; 8 наклонная трубка 8 7 9
11 При измерении разрежения импульс подсоединяется к штуцеру, который связан с наклонной трубкой, а при измерении давления со штуцером, который связан со стеклянным сосудом. На рис. 3 приведен однотрубный чашечный тягонапоромер типа ТДЖ, упрощающий процесс измерения, отсчет измерения производится так же, как и в тягонапоромере типа ТНЖ, по показаниям столба жидкости в одной трубке. Мембранные тягонапоромеры. В котельных с паровыми котлами ДКВР, ДЕ, водогрейными котлами ТВГ, КВ-Г используются, помимо перечисленных выше, мембранные тягонапоромеры (рис. 4) Рис. 3. Жидкостный дифференционный тягонапоромер типа ТДЖ: 1 винт-фиксатор; 2 сосуд с жидкостью; 3, 7 кронштейны; 4 стеклянная трубка; 5 шкала; 6 зажим; 8 шкала; 9 стекло; 10 упор; 11 рамка; 12 болт 10
12 Рис. 4. Схема показывающего мембранного тягонапоромера ТМ-П1: 1 тяга; 2, 8 рычаги; 3, 9 винты; 4 ось балансирующих грузов; 5 ось стрелки; 6 втулка; 7 стрелка; 10 пружина; 11 поводок; 12 корректор; 13 мембранная коробка; 14 импульсная трубка; 15 спиральная пружина Рабочим элементом этого прибора служит спаянная из двух гофрированных мембран коробка 13, внутреннее пространство которой импульсной трубкой и соединено с топкой котла. При измерении разрежения мембранная коробка сжимается или распрямляется. Ее движение через рычажную систему передается на стрелку 7, которая перемещается вдоль шкалы, показывая величину разрежения. На нуль стрелку устанавливают с помощью винта-корректора 12. Спиральная пружина 15 служит для устранения влияния зазоров (люфтов) в сочленениях рычажного механизма. Пружинные манометры. Для измерения давления от 0,6 до кгс/см 2 используются пружинные манометры. Рабочим элементом манометра (рис. 5) служит выгнутая трубка эллипсовидного или овального сечения, которая деформируется под Рис. 5. Манометр с трубчатой пружиной: 1 штуцер; 2 стрелка; 3 шкала; 4 спиральная пружина; 5 трубчатая пружинка; 6 зубчатый сектор; 7 тяга
13 действием давления. Один конец трубки запаян, а другой соединен со штуцером, которым подсоединяется к измеряемой среде. Закрытый конец трубки через тягу соединен с зубчатым сектором и центральным зубчатым колесиком, на ось которого насажена стрелка. Под давлением измеряемой среды трубчатая пружина 5 выпрямляется, вращая при этом зубчатый сектор 6 и зубчатое колесико, а вместе с ними и стрелку 2. По шкале 3 отсчитывают величину измеренного давления. Плавное движение стрелки обеспечивает спиральная пружинка (волосок) 4. Манометр 6 (рис. 6) присоединяется к котлу через сифонную трубку 4, в которой конденсируется пар или охлаждается вода и давление передается через охлажденную воду, чем предотвращается повреждение механизма от теплового действия пара или горячей воды, а также манометр защищается от гидравлических ударов. Рис. 6. Установка манометра с сифонной трубкой: 1 трубопровод (барабан); 2 бобышка; 3 гайка; 4 сифонная трубка; 5 трехходовой кран; 6 манометр Измерение температуры. В котельных для измерения температуры используются приборы, принцип работы которых основан на свойствах, проявляемых веществами при нагревании: изменение объема термометры расширения; изменение давления манометрические термометры; появление термоэдс термоэлектрические пирометры; изменение электрического сопротивления термометры сопротивления. 1. Жидкостные стеклянные термометры (рис. 7, 8 и 9) состоят из стеклянной капиллярной трубки, закрепленной на шкале, градуированной в градусах Цельсия. Трубка соединяется с резервуарчиком, заполненным рабочей жидкостью ртутью или спиртом, подкрашенным в темно-красный или фиолетовый цвет. Температура кипения ртути 357 С, а спирта 78,3 С. Для повышения точки их кипения пространство над ртутью или спиртом заполнено инертным газом под давлением. При нагревании резервуарчика жидкость, заполняющая его, увеличивается в объеме и поднимается, а при охлаждении опускается по капиллярной трубке. Ртутным термометром можно измерить температуру от 38 до +600 С, спиртовым от 70 до +150 С. На котлах и трубопроводах термометры устанавливают в металлические гильзы и для защиты их от повреждения надевают оправу. 12
14 Рис. 7. Термометр ртутный технический типа ТТ: 1 термобаллон; 2 капиллярная трубка; 3 шкала Рис. 8. Термометр ртутный типа ТТ с изогнутой нижней частью Рис.9. Спиртовой термометр На горизонтальных трубопроводах термометры устанавливают вертикально либо наклонно, а на вертикальных под углом Для лучшего восприятия тепла гильзы заполняют машинным маслом при измерении температуры до 150 С, при измерении более высоких температур мелкими опилками оплавленной красной меди. 2. Манометрические термометры (рис. 10, 11) служат для дистанционного измерения температуры. Принцип их действия основан на изменении давления жидкостей, газа или пара в замкнутом объеме в зависимости от температуры. Род рабочего вещества определяет вид манометрического термометра: 5 жидкостные заполняются ртутью, ксилолом, толуолом при начальном давлении кгс/см 2 ; газовые инертным газом (азотом и др.); парожидкостные низкокипящей жидкостью (спиртом, эфиром, ацетоном и др.). 3 Граница измерения температуры от 150 до +660 С зависит от вида рабочего вещества. 2 Манометрический термометр (см. рис. 10) состоит из термобаллона 1, манометрической пружины 5 и соединяющей их капиллярной трубки 2. Рис. 10. Манометрический термометр: 1 латунный термобаллон; 2 капиллярная трубка; 3 передаточный механизм; 4 стрелка прибора; 5 манометр с трубчатой пружиной и шкалой 1 13
15 Рис. 11. Кинематическая схема контактного манометрического термометра: 1 держатель; 2 трубчатая пружина; 3 трубка; 4 стрелка; 5 шкала; 6, 12 стрелки для установки нижней и верхней границ сигнализации; 7, 9 контакты неподвижные; 8 поводок ведущий; 10 волосок; 11, 14 контактные поводки; 13 тяга; 15 термобаллон; 16 капилляр При нагревании термобаллона рабочее вещество увели- чивается в объеме. Под действием давления пружина, выпрямляясь, действует на тягу с зубчатым сектором и вращает стрелку или перо самопишущего прибора. Шкала прибора градуируется в градусах Цельсия. Для измерения и сигнализации температуры в схемах автоматического регулирования и защиты используются электроконтактные устройства ЭКТ (см. рис. 11). Прибор имеет корпус и соединительный капилляр длиной 1,6 10 м. Двухпозиционное сигнальное устройство термометра состоит из двух изолированных друг от друга и от подвижной стрелки 4 предельных контактов 11 и 14, устанавливаемых вручную с помощью поводка 8 на любые деления шкалы 5 прибора. 3. Термоэлектрический пирометр используется для измерения температуры до С, а также передачи показаний на тепловой щит и состоит из термопары, соединительных проводов и измерительного прибора. Термопара представляет собой соединение двух проводников (термоэлектродов), изготовленных из различных металлов (платина, медь) или сплавов (платинородия, константана, хромеля, алюмеля, копеля), изолированных друг от друга фарфоровыми бусами или трубочками. Одни концы термоэлектродов спаиваются, образуя горячий спай, а другие остаются свободными (холодный спай). Для удобства при пользовании термопару помещают в стальную, медную или кварцевую трубку (чехол). При нагревании горячего спая образуется термоэлектродвижущая сила, величина которой зависит от температуры горячего спая и материала термоэлектродов.
16 Измерительным прибором может быть милливольтметр или потенциометр. Шкала прибора размечается в градусах Цельсия с указанием типа и градуировки (например, ТПП термопара платинородий платиновая, градуировка ПП-1). 4. Термометры сопротивления используются для измерения температуры до 750 С (рис. 12 и 13). В них на слюдяную пластинку 1 наматывается платиновый провод 2, к концам которого припаяны изолированные фарфоровыми изоляторами выводы из серебряной проволоки 4, которые присоединены к зажимам в головке термо- 4 метра 7. Рабочий изолированный элемент 5 8 вставляют сначала в алюминиевый, а затем в стальной чехол 5. 3 Рис. 12. Конструкция платинового термометра сопротивления: а чувствительный элемент термометра; б термометр в защитном чехле; 1 слюдяная пластинка; 2 платиновая проволока; 3 серебряная лента; 4 серебряный вывод; 5 чехол; 6 штуцер; 7 головка; 8 капилляр а б Рис. 13. Термометры сопротивления: а платиновый: 1 серебряная лента, которая закрепляет слюдяной пакет; 2 платиновый провод; 3 слюдяная пластинка с насечкой; 4 серебряные выводы; 5 слюдяные накладки; б медный: 1 медный провод; 2 каркас а б 15
17 16 Вода, водяной пар и воздух, их свойства Вода и водяной пар как рабочие тела и теплоносители получили широкое использование в теплотехнике. Это объясняется тем, что вода является распространенным веществом в природе и кроме того, вода и водяной пар обладают хорошими термодинамическими свойствами. Пар образуется из воды путем испарения и кипения. Испарением называется парообразование, которое происходит только на поверхности жидкости. Этот процесс происходит при любой температуре. При испарении из жидкости вылетают молекулы, которые имеют относительно большие скорости, вследствие чего уменьшается средняя скорость движения молекул, которые остались, и уменьшается температура жидкости. Кипением называется бурное парообразование во всей массе жидкости, происходящее при передаче жидкости через стенки сосуда определенного количества тепла. Температура кипения воды зависит от давления, под которым вода находится. Чем больше давление, тем выше температура, при которой начинается кипение воды. Например, атмосферному давлению 1,033 кгс/см 2 (760 мм рт. ст.) соответствует t к = 100 С, а при давлении 14 кгс/см 2 t к = 194 C. Если кипение жидкости происходит в закрытом сосуде, то над жидкостью образуется пар, в котором имеются капельки влаги. Такой пар называется влажным насыщенным. При этом температура влажного пара и кипящей воды одинакова и равна температуре кипения. Если постоянно подавать тепло, то вся вода в сосуде, включая мельчайшие капли, превратится в пар. Такой пар называется сухим насыщенным. Температура сухого насыщенного пара также равна температуре кипения t к, которая соответствует данному давлению. Количество тепла, необходимого для превращения в пар 1 кг жидкости, нагретой до температуры кипения t к, называется скрытой теплотой парообразования (ккал/кг). Скрытая теплота парообразования зависит от давления. Так, при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. скрытая теплота парообразования r = 540 ккал/кг. При повышении температуры скрытая теплота парообразования увеличивается. Пар может быть насыщенным и перегретым. Величина, определяющая количество сухого насыщенного пара в 1 кг влажного пара в процентах называется степенью сухости пара и обозначается буквой Х. Для сухого насыщенного пара Х = 100 %. Влажность насыщенного пара в паровых котлах должна быть в пределах 1 3 %, т. е. степень сухости Х = 100 (1 3) = %.
18 Отделение части воды от пара называется сепарацией, а устройство, предназначенное для этого, сепаратором. Переход воды из жидкого состояния в газообразное называется парообразованием, а из газообразного в жидкое конденсацией. Пар, температура которого для определенного давления превышает температуру насыщенного пара, называется перегретым. Разность температур между перегретым и сухим насыщенным паром при этом же давлении называется перегревом пара. Состав и свойства воздуха. Сухой атмосферный воздух представляет собой многокомпонентную смесь состава (об. %): азот N 2 78 %, кислород O 2 21 %, инертные газы (аргон, неон, криптон и пр.) и углекислый газ 1 %. Кроме того, воздух содержит водяной пар, пыль, микроорганизмы и пр. Газы, которые входят в состав воздуха, распределены в нем равномерно и каждый из них сохраняет свои свойства в смеси. Азот N 2 и кислород О 2 не имеют цвета, вкуса и запаха. Азот не горит и горение не поддерживает. Кислород не горит, но активно поддерживает горение и является окислителем, обеспечивающим горение всех видов топлива. Плотность воздуха при нормальных условиях (0 С и 760 мм рт. ст.) равна r = 1,293 кг/м 3. С повышением температуры плотность воздуха уменьшается. Инертные газы не вступают в химические реакции с другими веществами. В воздухе также находятся водяные пары, количество которых изменяется и зависит от конкретных атмосферных условий. Каждому значению температуры соответствует максимальное количество водяных паров, которые могут находиться в воздухе и определенное парциальное давление этих паров. Различают влажность абсолютную и относительную. Абсолютная влажность это масса водяных паров, которая находится в 1 м 3 воздуха. Относительная влажность (j) это отношение абсолютной влажности при данной температуре к максимально возможной абсолютной влажности при той же температуре. Для жилых помещений нормальной влажностью считается j = %. Относительную влажность измеряют гигрометром или психрометром. Точкой росы называется температура, до которой необходимо охладить воздух или продукты сгорания топлива, чтобы водяные пары, которые находятся в них, достигли состояния насыщения и выделились в виде росы. Температура точки росы для продуктов сгорания природного газа составляет С. 17
19 КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ 18 Электрический ток и его характеристики Простейшая электрическая цепь (рис. 14) состоит из источника электрической энергии (генератора) Г, ее потребителя и двух линейных проводников Л1 и Л2, соединяющих источник энергии с потребителем. + Г I Л1 а Л2 I К потребителю + ( ) Г (+) К потребителю Рис. 14. Схемы электрического тока: а постоянный ток; б переменный ток; I сила тока, А Источниками электрической энергии служат генераторы (устройства, которые превращают различные виды энергии механическую, химическую, световую в электрическую). Источник электрической энергии и соединенный с ним линейными проводами потребитель этой энергии образуют замкнутую электрическую цепь, по которой протекает электрический ток. Электрический ток это упорядоченное движение электрических зарядов в проводимой среде, которое происходит под действием сил электрического поля. Сила электрического тока определяется как количество электронов, протекающих через поперечное сечение проводника в единицу времени 1 с. Единицей измерения силы тока является ампер, в системе СИ обозначается А, в других системах а. Обозначают силу тока буквами І или і. Энергия, необходимая для беспрерывного протекания тока по электрической цепи, называется электродвижущей силой (ЭДС). ЭДС источника тока не исчезает и при размыкании цепи. В этом случае ЭДС равна разности потенциалов (напряжению) на зажимах источника тока. Напряжение обозначают буквами U и u, измеряют в вольтах, в системе СИ обозначают В, а в других системах единиц в. I I б
20 Для измерения больших напряжений используется единица измерения киловольт 1 кв = В. Малые величины напряжения и ЭДС измеряются в милливольтах 1 мв = 0,001 В. В рассматриваемых схемах электрический ток протекает под действием разности потенциалов (напряжения) на зажимах источника тока и направлен от точки с более высоким потенциалом (положительный заряд) к точке с более низким потенциалом (отрицательный заряд). За направление электрического тока условно принимают направление перемещения положительного заряда от плюса к минусу. Если сила и направление тока не изменяются на протяжении времени, то такой ток называют постоянным (рис. 15, а). Электрический ток, который периодически изменяется по силе и направлению, называется переменным (рис. 15, б). I а Рис. 15. Токи: а постоянный; б переменный Для получения переменного тока используются генераторы, в которых на исходных клеммах возникает то положительный заряд (плюс), то отрицательный заряд (минус). Переменный ток, кроме силы и напряжения, характеризуется периодом и частотой. Периодом T называется время, в течение которого переменный ток совершает одно полное изменение по величине и направлению. Частотой называется число полных изменений переменного тока, которые происходят за 1 с. Период измеряется в секундах (с), а частота в герцах (Гц). В различных областях техники используется электрический ток различных частот. На электростанциях нашей страны используются генераторы, которые вырабатывают переменный трехфазный ток частотой 50 Гц. Проводники электрического тока и диэлектрики Материалы, проводящие электрический ток, называются проводниками. К ним относятся металлы, растворы кислот, щелочей и солей. В электротехнике в качестве материала для проводников широко используют медь и алюминий. Материалы, которые практически не проводят электрический ток, называются диэлектриками. К ним относятся резина, слюда, пластмассы и многие другие материалы, а также воздух и газы. Диэлект- t I Т б t 19
21 рики используются в качестве электроизоляционных материалов для электрической изоляции проводников друг от друга и от окружающей среды. Направленному движению электронов в проводнике противодействуют его молекулы и атомы. Это противодействие принято оценивать электрическим сопротивлением. Электрическое сопротивление проводника обозначают буквой R. Единица измерения сопротивления Ом. При измерении больших сопротивлений используется килоом: 1 кoм = 10 3 Ом или мегаом: 1 МОм = 10 6 Ом. Сопротивление проводника зависит от его материала, длины, поперечного сечения и температуры. Закон Ома для участка и полной цепи: 8, 5 (, 5 U где R сопротивление внешнего участка цепи; Е электродвижущая сила; r внутреннее сопротивление источника электрической энергии. Трехфазный электрический ток представляет собой совокупность трех цепей переменного тока, в которых одновременно действуют три синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, с равными амплитудами, смещенными одна относительно другой на угол 2p/3 (120 ). Совокупность таких ЭДС называется трехфазной системой ЭДС. Эту систему можно получить при вращении в однородном магнитном поле трех одинаковых обмоток, смещенных в пространстве на угол 2p/3 (120 ). Для характеристик энергетических условий важно, насколько быстро выполняется работа. Работа, которая выполняется за единицу времени, называется мощностью: Р = А/t. Если движение зарядов создавало постоянный ток, то q = i t, где t время, в течение которого был перенесен заряд. Следовательно, работа, выполненная за время t, равна А = U I t. В электрической цепи при постоянном токе и напряжении мощность Р = А/t = U I. Заменив в этом выражении на основании закона Ома U = I R или I = U q, получим три выражения мощности постоянного тока: Р = V I =I 2 R = U 2 q. Каждое выражение используется в определенных условиях рас- чета. Единицей измерения мощности служит ватт. Вт = ВЧАЧс = Дж/с или Дж = ВтЧс. 20
22 Ватт это мощность, при которой за 1 с совершается работа, равная 1 Дж. В электрической цепи это мощность, которая затрачивается в проводнике при напряжении 1 В между его концами и при токе 1 А. Для измерения больших мощностей 1 квт = 10 3 Вт; 1 МВт = 10 6 Вт. Прибор для измерения мощности ваттметр имеет две измерительные цепи (две катушки), из которых одна (цепь тока) включается, как амперметр, последовательно с объектом измерения, а другая (цепь напряжения) подключается к объекту параллельно, как вольтметр. Так как основная единица работы и энергии Дж малая вели- чина, то в электроэнергетических установках для измерения работы используется более крупная величина киловатт-час (квтчч). Это работа, которая совершается за 1 ч при постоянной мощности в 1 квт. Значит, 1 квтчч = Дж. Электрические сети низкого напряжения промышленных предприятий, как правило, выполняются четырехпроводными (три фазы и ноль), что дает возможность получить два различных напряжения. Четырехпроводная система широко используется для электроснабжения смешанных осветительно-силовых нагрузок. Осветительные нагрузки включаются на фазное напряжение, 220 В (между фазой и нулевым проводом), а силовые нагрузки на линейное напряжение 380 В (между двумя фазными проводами). Трансформаторы переменного тока и электромагниты При прохождении электрического тока по проводнику в окружающем пространстве возникает магнитное поле. При отключении тока магнитное поле исчезает. Магнитное поле возникает не только вокруг прямолинейного проводника, но и вокруг проводника, свитого в кольцо. Проводник, свитый в несколько колец, называется катушкой. Магнитное поле имеет наибольшую интенсивность внутри катушки и зависит от силы тока и числа витков. Если изменять магнитное поле вокруг проводника, то в проводнике наводится ЭДС, под действием которой в замкнутом проводнике возникает электрический ток. Это явление называется взаимной индукцией и положено в основу действия трансформатора. Трансформатор. Электромагнитный аппарат, который превращает переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения (рис. 16), называется трансформатором. 21
23 U 1 U Рис. 16. Трехфазный силовой трансформатор мощностью 320 квт: 1 рукоятка переключения ответвлений обмотки высокого напряжения; 2 выводные изоляторы высокого напряжения; 3 выводные изоляторы низкого напряжения; 4 указатель уровня масла; 5 расширитель; 6 пробка с фильтром; 7 радиатор; 8 кожух трансформатора; 9 магнитопровод с обмотками; 10 обмотка высокого напряжения; 11 обмотка низкого напряжения; 12 ролики Обмотка, включенная в сеть источника электрической энергии, называется первичной, а обмотка, от которой энергия подается потребителю, вторичной. Если первичное напряжение меньше вторичного, трансформатор называется повышающим, а если больше понижающим. Принцип работы трансформатора заключается в следующем: если первичную обмотку трансформатора подключить к источнику переменного тока, то ток образует в стальном сердечнике (магнитопроводе) трансформатора переменный магнитный поток, который, проникая в витки вторичной обмотки трансформатора, будет индуктировать в обмотке ЭДС. Если вторичная обмотка подключена к потребителю, то под действием индуктированной ЭДС в этой сети будет протекать переменный электрический ток. Таким образом, электрическая энергия будет передаваться из первичной обмотки трансформатора к вторичной, но при другом напряжении, которое зависит от соотношения числа витков в обмотках трансформатора. Трансформаторы получили широкое применение при передаче электрической энергии на большие расстояния, для распределении энергии между потребителями и в различных устройствах автоматики. Электромагниты. Если в катушку поместить стальной сердечник и пропустить через нее электрический ток, то сердечник намагничивается и приобретает свойства постоянного магнита. 22
24 На использовании явлений электромагнитизма основана работа электромагнитных приводов, где электрическая энергия превращается в механическую энергию перемещения подвижного элемента якоря. Электромагниты нашли широкое использование в конструкциях реле, магнитных пускателей, переключающих и отключающих газовых клапанов. В конструкциях клапанов-отсекателей, предназначенных для отключения подачи газа к горелкам котла, якорь электромагнита жестко соединен с клапаном и перемещается (втягивается), когда на обмотку подается напряжение, открывая проход газа. При отключении напряжения якорь с клапаном под действием своего веса опускается на седло и перекрывает проход природному газу. На этом явлении основано действие автоматики безопасности котлов. Электрооборудование. Электрическое оснащение современных котельных (рис. 17) включает силовые и осветительные щиты, большое количество электродвигателей различного назначения с пусковой и защитной аппаратурой, устройства автоматического регулирования и безопасности, приборы теплотехнического контроля, систему кабелей и проводов. Электродвигатели состоят из двух основных частей: статора неподвижной части, которая имеет электри- ческие обмотки, и ротора подвижной части, которая находится внутри статора. Электрооборудование котельных, его назначение и работа А 3124 РПСУ 1 2 Рис. 17. Главный распределительный щит котельной: 1 щит ЩО-20; 2 щит ЩО-58 Между ротором и статором имеется небольшой воздушный зазор. Обмотка статора при включении в электрическую сеть образует вращающееся магнитное поле, которое пересекает обмотку ротора и индуцирует в ней ЭДС. В результате взаимодействия протекающего при этом в обмотке ротора тока с вращающимся магнитным 23
25 полем статора ротор приходит во вращательное движение. Если ротор вращается со скоростью вращения магнитного поля, двигатель называется синхронным, а если скорости не одинаковы асинхронным. На рис. 18 приведены асинхронные двигатели в защищенном (а), закрытом (б) и взрывозащищенном (в) исполнении. 24 а б в Рис. 18. Асинхронные двигатели: а защищенный; б закрытый; в взрывозащищенный Для изменения направления движения ротора достаточно поменять местами на клеммах двигателя два из трех подводящих проводов (фазы). При этом изменится чередование фаз обмотки статора, а значит, и направление вращения магнитного поля. Характерными неполадками работы электродвигателей являются вибрация и перегрев. Вибрация вызывает разрушение подшипников, ослабляет крепление электродвигателя на фундаменте и может привести к повреждению обмоток. Причиной вибрации может быть смещение осей валов электродвигателя и приводного механизма, а также оседание фундамента. Вибрация может быть следствием короткого замыкания статорной обмотки, в результате чего образуется неравномерное магнитное поле. Во всех случаях появления вибрации электродвигатель необходимо остановить, а затем выявить и ликвидировать ее причины. Чрезмерный перегрев электродвигателя вызывает обгорание изоляции его обмоток и может привести к аварии. Необходимо помнить, что перегрев не должен превышать 60 С как для самой обмотки, так и для стальных частей, которые соприкасаются с ней. Например, статор электродвигателя имеет температуру 80 С при температуре окружающего воздуха 25 С. Превышение будет составлять = 55 С, что является допустимой температурой перегрева.
26 Пусковая и защитная аппаратура. Современные устройства включения электродвигателей подразделяются на две основные группы: ручного и автоматического управления. Конструктивное разли- чие пусковой аппаратуры состоит во включении главных контактов (ручного или нажимного действия) и в защите от окружающей среды (открытая, закрытая, защищенная и взрывобезопасная). Основными аппаратами ручного управления являются рубильники, переключатели и пакетные выключатели. Рубильники и переключатели выпускаются в одно-, двух- и трехполюсном исполнении. Пакетные выключатели используются в роли ручных пускателей для электродвигателей небольшой мощности и собираются в виде пакетов из изоляционного материала, внутри которых размещены плоские контакты, которые замыкаются при повороте ручки выключателя. Основной аппаратурой автоматического управления являются кнопки управления, магнитные пускатели и автоматические выклю- чатели (автоматы). Кнопки управления служат для замыкания и размыкания цепи дистанционного управления. Конструкция кнопки предусматривает возврат в исходное положение под действием пружины. Кнопка управления имеет замыкающие, размыкающие или те и другие контакты. Комплект из двух и более кнопок, смонтированных в одном корпусе, называется кнопочной станцией. Магнитные пускатели (рис. 19) представляют собой трехфазные контакторы переменного тока с замыкающими контактами, которые помещены в стальной защитный корпус со съемной крышкой. Магнитный пускатель может иметь двухполюсное тепловое реле. Включение и выключение магнитного пускателя осуществляются дистанционно с помощью кнопок «Пуск» и «Стоп». При нажатии на кнопку «Пуск» в катушке магнитного пускателя появляется ток, вокруг нее образуется магнитное поле, 1 2 Рис. 19. Магнитный пускатель: 1 катушка; 2 дугогасительная камера; 3 направляющая камера; 4 якорь электромагнита; 5 держатель якоря
27 сердечник намагничивается и притягивает к себе якорь, который замыкает главные контакты в цепи электродвигателя. Одновременно с главными контактами в цепи управления замыкается контакт самоблокирования, который разрешает отпустить кнопку «Пуск», не разрывая электрическую цепь катушки пускателя. Тепловые элементы, включенные последовательно с обмотками электродвигателя, имеют в цепи управления размыкающий контакт, который разрывает цепь катушки пускателя при опасных токовых перегрузках электродвигателя, что приводит к размыканию главных контактов и остановке двигателя. Остановка происходит и при нажатии на кнопку «Стоп». Магнитные пускатели защищают электродвигатели от перегрузки и понижения напряжения в сети более чем на % номинальной, а также от самозапуска при исчезновении и повторном появлении напряжения в электрической сети, управляются дистанционно и автоматически. Для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания и длительных перегрузок последовательно с потребителями электроэнергии включаются плавкие предохранители. Их работа основана на использовании теплового действия тока. Автоматические выключатели (автоматы) (рис. 20) могут выполнять функцию пусковой и защитной аппаратуры и состоят из рубильника и предохранителя. Отключение при коротких замыканиях и токовых перегрузках происходит автоматически с помощью тепловых и электромагнитных расцепителей. Преимуществом автоматов является значительно боґльшая точность их настройки на заданную силу тока, чем при защите плавкими вставками Рис. 20. Автоматический выклю- чатель серии АЗЕ 00: 1 цоколь кожуха; 2 дугогасящая камера; 3 подвижный контакт; 4 неподвижный контакт; 5 гибкое соединение; 6 тепловой расцепитель; 7 отключающий рельс защиты; 8 корпус механизма свободного расцепления; 9 рычаг для изменения вставки по току; 10 спусковой валик с рычагом; 11 упорный рычаг механизма; 12 кнопка включения; 13 приводные рычаги; 14 пружина механизма свободного расцепления; 15 кнопка отключения; 16 капсула электромагнитного расцепления; 17 сердечник электромагнитного расцепителя; 18 изолированная траверса
28 Заземление служит для защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током при прикосновении к корпусу, который оказался под напряжением. Сопротивление заземления должно быть не больше 4 Ом. Сопротивление заземления замеряется не реже 1 раз в год. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Краткие сведения о металлах и сплавах, используемых в котельных Металлы и сплавы. Из общего числа известных в данное время 106 химических элементов 85 относятся к группе металлов (железо Fe, медь Cu, алюминий Al, молибден Mo и пр.), остальные к группе неметаллов (углерод C, кислород O 2, сера S, фосфор P и др.). Металлами называются химические элементы, определяющими признаками которых являются: свойства коваться, вытягиваться в нить и провод, свариваться, хорошо проводить тепло и электри- ческий ток. Неметаллы химические элементы, которые не имеют вышеуказанных свойств. Чистые металлы в технике почти не используются. Большая часть металлов используется в виде сплавов. Сплавом называется состав любого химического элемента с другими химическими элементами. В состав сплавов входят металлы и неметаллы. Сплавы железа с углеродом и другими элементами образуют группу черных металлов. К черным металлам относятся сталь и чугун, которые используются для изготовления элементов паровых и водогрейных котлов, а также трубопроводов, арматуры и гарнитуры котельных. Сталью называется сплав железа с углеродом при содержании углерода в сплаве менее 2 %. В машиностроении применяются углеродистые и легированные стали, т. е. такие, в которых для улучшения механических и физико-химических свойств используются другие металлы. Углеродистые стали более дешевые, чем легированные, и поэтому находят широкое применение. В зависимости от содержания в них вредных примесей, способа выплавки и степени однороднос- 27
29 ти свойств подразделяются на стали обычного качества и качественные стали. Легированные стали подразделяются на: низколегированные (до 3,5 4 % легирующих элементов); среднелегированные (4 10 % легирующих элементов); высоколегированные (более 10 % легирующих элементов). Химические элементы, используемые в легированных сталях обозначаются: молибден М, никель Н, ванадий Ф, вольфрам В, алюминий Ю, марганец Г, кремний С, ниобий Б, бор Р, хром X, титан Т. Ниже в качестве примера приводятся марки некоторых сталей, которые принято обозначать следующим образом: 30ХМ низколегированная хромомолибденовая сталь со средним содержанием углерода 0,30 %, хрома до 1 % и молибдена до 1 %; 12Х2МВ низколегированная сталь со средним содержанием углерода 0,12 %, хрома 2 %, молибдена до 1 % и вольфрама до 1 %. По способу получения стали подразделяются на: конверторные, мартеновские и электростали. Чугуном называется сплав железа с углеродом при количестве углерода в сплаве более 2 % (до 6 %). Кроме углерода чугун содержит также примеси марганца, серы и фосфора. Основным материалом для получения чугуна является железная руда. Чугун выплавляют в доменных печах и в зависимости от физико-химических и специальных свойств подразделяется на серый, ковкий, жароустойчивый и высокопрочный. Чугун обозначают следующим образом: СЧ серый чугун, который имеет границу прочности при растягивании 12 кгс/мм 2 и гнутье 28 кгс/мм 2 ; СЧ соответственно при растягивании 18 кгс/мм 2 и гнутье 36 кгс/мм 2 ; КЧ-30-6 ковкий чугун, который имеет границу прочности при сгибании 30 кгс/мм 2 и относительное удлинение при растягивании 6 %; ВЧ высокопрочный чугун, который имеет границу прочности при сгибании 45 кгс/мм 2 и относительное удлинение при растягивании 10 %. Цветные металлы в котельных используются для изготовления деталей арматуры и автоматики. Наибольшее распространение имеют: алюминий провода, детали автоматики; медь провода, импульсные линии датчиков автоматики; 28
30 бронза детали арматуры; латунь трубки водоподогревателей, детали автоматики. Латунью называется сплав меди с цинком (до 45 %), а также иногда с легирующими добавками элементов Al, Mn, Sn, Pb и других элементов, повышающих прочность, антикоррозийность и плавкие свойства. Бронзой называется сплав на основе меди с добавлением олова, алюминия, свинца, кремния, бериллия. Сварка металлов. Электродуговая сварка осуществляется с помощью трансформаторов переменного тока или электросварочных генераторов постоянного тока. Сварка проводится электродами. Газовая сварка осуществляется ацетиленовыми генераторами, в которых горючим газом служит ацетилен, получаемый в генераторе из карбида кальция. В последнее время разработаны горелки для сваривания с помощью пропан-бутана. При газовой сварке используется сварочная проволока. Пайка и припои. Пайкой называется процесс соединения металлических частей с помощью расплавленных металлов и сплавов, которые называются припоями. Припои мягкие и твердые. Мягкие припои состоят из олова, свинца, небольшого количества сурьмы и других примесей (медь, висмут и пр.). Мягкие припои плавятся при температуре до 300 С и используются для получения соединений, которые требуют высокой герметичности, но они имеют небольшую прочность. Граница прочности мягких припоев при растягивании составляет 5 7 кгс/мм 2. Марки мягких припоев: ПОС-90; ПОС-40; ПОС-30; ПОС-18; ПОС-4ч6. Буквы ПОС означают, что припой оловянистосвинцовый, цифры после букв указывают на процентное содержание олова в сплаве. Твердые припои тугоплавкие сплавы на основе меди, серебра и прочих металлов. Твердые припои имеют температуру плавления С и высокую механическую прочность. Граница прочности при растягивании кгс/мм 2. Марки твердых припоев: ПМЦ-36; ПМЦ-48; ПМЦ-54; ПСр-25; ПСр-45; ПСр-70. Флюсы специальные материалы, которые используются при пайке для удаления пленки оксидов и прекращения окисления в процессе пайки. Мягкие флюсы хлористый цинк, канифоль, нашатырь. Твердые флюсы порошкообразная бура. 29
31 Прокладочные и уплотнительные материалы Прокладочные материалы. При ремонте трубопроводов и арматуры для того чтобы уплотнить фланцевое соединение, используются прокладочные материалы. Обеспечивая высокую плотность фланцевых соединений, прокладочные материалы должны иметь хорошую пластичность, прочность (чтобы воспринимать внутреннее давление), а также устойчивость к температурным условиям и разъедающему действию среды, в которой материалы находятся. Основные материалы для прокладок указаны в табл. 2. Основные материалы для прокладок Таблица 2 ѓ ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± Асбест группа волокнистых минералов, которые состоят из кремнезема (42 59 %), оксида магния (20 41 %) и небольшого коли- чества закиси железа, оксида железа, оксида кальция, а также содержат воду (1 40 %) и имеют высокую огнестойкость, теплоизоляционные свойства и хорошую механическую прочность. Асбест в котельных используется для соединения секций чугунных котлов при уплотнении ниппелей, для взрывных предохранительных клапанов, для сальников арматуры паровой и в других целях. 30
Источник