船用辅锅炉尽管类型很多,但实现燃烧自动控制的基本原理和控制电路则大同小异。下面以国产辅锅炉燃烧自动控制系统为例介绍燃烧时序控制的基本原理。图4-16为该锅炉燃烧自动控制电路原理图。
由图4-16可见,锅炉水位是采用电极式双位控制;锅炉汽压在低负荷时采用双位控制,正常负荷采用压力比例调节器-电动比例操作器的比例控制;点火时序控制采用多回路时间继电器;火焰监视器采用光敏电阻作为光敏元件;有危险低水位、低风压、超压等安全保护装置;自动控制系统失灵时可转为手动操作。
锅炉的自动控制过程如下:
图4-16 辅锅炉燃烧自动控制电路原理图
KD-总开关;LK-燃烧旋钮;2K-消音开关;1h-给水泵转换旋钮;2h-风机转换旋钮;3h-油泵转换旋钮;AQ-启动按钮;AB-停炉按钮;AD-手动点火按钮;Fb-点火变压器;FY-风压保护继电器;DF-燃油电磁阀;DBC-电动比例操作器;YBD压力比例调节器;犚g 光敏电阻;1JS-时序控制继电器;2JS-熄灯保护继电器;CJ-接触器、5XD、6XD-给水泵、风机、油泵运行指示灯;DL-蜂鸣器;ZX-二极管整流器;YD-超压保护继电器
1.起动前的准备
(1)合上总电源开关KD,电源指示灯1XD(1)亮,控制电路接通电源。
(2)若炉内水位低于危险低水位,中间继电器4JY(9)失电,常开触头4JY1(12)断开,锅炉无法自动起动。此时应将给水泵旋钮1h(10)放在“手动”位置,接触器1CJ(10)通电,触点1CJ2闭合,起动水泵向炉内供水,1CJ2(4)闭合,水泵指示灯4XD(4)亮。当水位上升到正常水位后,将1h放在“停”位置,水泵停止工作,4XD熄灭。
(3)将燃烧控制旋钮1K(12)和风机旋钮2h(13)转到“手动”位置,然后按下起动按钮AQ12),继电器2JZ(12)通电,触点2JZ1(12)闭合自锁,2JZ2(母线上)闭合,风机接触器2CJ(13)通电,触点2CJ1闭合,风机起动。2CJ2(5)闭合,运行灯5XD(5)亮。手动预扫风1 min后,按停止按钮AB(12),风机停止工作;
(4)将燃烧旋钮1K、给水泵旋钮1h、风机旋钮2h和油泵旋钮3h都转到“自动”位置,起动准备工作就绪。
2.点火的时序控制
按下起动按钮AQ(12),由于水位正常,4JY(9)有电,其常开触头4JY1(12)闭合;1JZ(11)无电,其常闭触点1JZ1(12)闭合;1JS1(12)是多回路时间继电器1JS(19)的常闭触点也闭合,所以继电器2JZ(12)有电,触点2JZ1(12)闭合自锁,触点2JZ2(母线)闭合,使控制电路13~17回路接通电源。风机接触器2CJ(13)通电,风机开始运转。同时触点2CJ2(母线)闭合,使18~22控制回路也接通电源,多回路时间继电器1JS(19)标度盘开始转动,发出时序控制信号;风机运转的同时,油泵接触器3CJ(14)通电,油泵投入运行,但此时燃油电磁阀DF(18)无电关闭,燃油从油泵排出后在管路中打循环,对炉膛进行预扫风。
因为1JS3(16)是多回路时间继电器常闭触点,所以3JZ(16)有电,3JZ1(17)断开,3JZ2闭合。于是电动比例操作器DBC中电位器上的滑动触点F也向C跟踪,以维持电桥的平衡。在这个过程中逐渐关小风门,回油阀开大,为点火做好准备。
因为在40 s之前尚未点火,所以光敏电阻感觉不到火焰的光照,中间继电器1JY(21)和2JY(21)均无电,其常闭触头2JY 2(22)闭合,故4JZ(22)有电,触点4JZ1(15)和4JZ2(7)闭合,为点火变压器问工作和熄火保护做好准备。预扫风40 s后,时间继电器1JS转动,使触点1JS4(18)闭合,燃油电磁阀DF(18)有电打开供油,因回油阀已开大,故只有少量燃油经喷油器喷入炉膛。与此同时,触点1JS2(15)和1JS5(7)闭合,1JS2闭合点火变压器Fb通电,使点火电极之间产生电火花进行点火;1JS5(7)闭合,熄火保护延时继电器2JS(7)通电,7 s之后使触点2JS1产生电火花进行点火;1JS5闭合,熄火保护延时继电器2JS(7)通电,7 s之后使触点2JS1(11)闭合。
如果7 s之内点火成功,炉内有火焰,光敏电阻Rg(21)受到光照,电阻值减小,回路的电流增大,使继电器1JY(21)有电,触点1YJ2(19)闭合,维持时间继电器1JS继续转动;触点1JY1(21)闭合,继电器2JY(21)通电,触点2JY1(19)断开。因1JY2已提前闭合,则1JS继续有电转动;触点2JY2(22)断开,4JZ(22)断电,触点4JZ1(15)断开,点火变压器Fb断电,停止点火;4JZ2(7)断开,使熄火保护延时继电器2JS(7)断电,其触点2JS1(11)因未达到闭合时间继续断开,维持继电器1JZ(11)仍为断电状态,1JZ2(19)始终闭合,1JS标度盘继续转动。当1JS(19)转到47 s时,触点1JS1(12)断开,风压保护继电器FY(12)投入工作。直到60 s时,触点1JS6(20)断开,多回路时间继电器的同步电机断电,标度盘停止转动,正常点火时序控制结束。
如果点火时序控制从40 s开始点火,延时时间超过7 s后,光敏电阻犚g仍未感到炉膛火焰的照射,则中间继电器1JY(21)和2JY(21)一直断电,触头2JY2(22)一直闭合;继电器4JZ(22)一直有电,其触头4JZ2(7)一直闭合;延时继电器2JS(7)有电,其触头2JS1(11)7 s后闭合;1JZ(11)有电,其触头1JZ1(12)断开;主继电器2JZ(12)断电,其触头2JZ2(母线上)断开,将高压控制回路电源切断,使风机、油泵停转,电磁阀DF关闭,时间继电器1JS(19)断电,标度盘自动回零。与此同时低压控制回路的1JZ3(2)断开,1JZ4(3)和1JZ5(3)闭合,故障熄火指示灯3XD亮,蜂鸣器响,发出报警信号。
若再次起动,必须在检查排除故障后进行。在重新起动前,首先进行人工复位,即将延时继电器2JS(7)手动复位,使其触头2JS1(11)重新断开,继电器1JZ(11)断电,其触点1JZ1(12)恢复闭合,才能重新起动。(www.daowen.com)
3.汽压的自动控制
在点火时序控制过程中,时间继电器1JS转到45 s后,触头1JS3(16)断开,继电器3JZ(16)断电,触点3JZ1(17)闭合,3JZ2(17)断开,使压力比例调节器YBD的滑动触点E和电动比例操作器DBC的滑动触点F投入工作。此时因为锅炉是低压起动,所以YBD滑动触点E移到低压端B,电动比例操作器DBC的滑动点F也向低压端D跟踪,使风门开大,回油阀关小(喷油量增大),锅炉进入正常比例燃烧自动控制。当汽压上升到控制汽压的下限值时,汽压再升高YBD滑动点E开始以B点向左移动,同时DBC的滑动点F也跟踪向左移动,相应地关小风门和减少喷油量,维持正常负荷的汽压比例控制。当锅炉的负荷低于30%,风油量已调到最小程度,汽压达到控制汽压的上限值时,比例控制失去作用,汽压转入双位控制,即达到超压保护继电器YD(14)的整定上限值YD断开,接触器2CJ和3CJ失电,风机和油泵停止工作,同时2CJ2(母线上)断开,燃油电磁阀DF(18)关闭,时间继电器1JS(19)断电回零。此时为正常熄炉,不发出报警信号。当锅炉的汽压又降低到控制汽压的下限值时,YD又重新闭合,2CJ和3CJ通电,风机和油泵重新起动。同时2CJ2闭合,使18~22路有电,开始自动点火时序控制,使锅炉重新燃烧。因此,锅炉在低负荷运行时,汽压的比例控制作用不大,燃烧接近双位控制。
4.燃烧的安全保护
该系统的安全保护环节,有中途熄火自动点火一次保护、危险低水位自动熄炉保护及风压过低自动熄炉保护。
(1)在燃烧过程中如果炉膛中途熄火,光敏电阻失去火焰光照,继电器1JY(2l)断电,其触点1JY1(21)断开;继电器2JY(21)断电,其常闭触点2JY(22)闭合;继电器4JZ(22)有电,触点4JZ1(15)闭合,而1JS2在点火时序控制结束时处于闭合状态,所以点火变压器fb(15)通电,重新进行点火。同时,4JZ2(7)也闭合。由于1JS5(7)已闭合,故熄火保护延时继电器2JS(7)通电,对点火时间进行监视,若在7 s内点火成功,即转入正常燃烧;若仍未点燃,则同点火失败情况一样,7 s后触点2JS1(11)闭合,1JZ有电,1JZ(12)断开,主继电器2JZ(12)断电,使锅炉停止燃烧,并发出熄火声光报警信号。
(2)锅炉在运行中,当水位下降到危险低水位时,最低的一根电极棒脱离水面,继电器4JY(9)断电,触点4JY1(12)断开;主继电器2JZ(12)断电,2JZ2(母线上)断开,切断整个控制电路,锅炉自动熄火停炉。同时,4JY2(2)闭合,危险低水位指示灯2XD亮,蜂鸣器响,发出报警信号。
(3)当风压过低时,风压保护继电器FY(12)触点断开,主继电器2JZ断屯,锅炉熄火,停止工作。
当锅炉某些自动控制设备出现故障,难以立即修复时(如多回路时间继电器故障、压力比例调节器或电动比例操作器失灵等),可改为手动控制。在手动控制之前,应做好以下准备工作:检查锅炉水、油、电的供给情况是否正常;自动控制箱上的各转换开关处于点火前的准备位置;锅炉水位应稍高于最低水位;将燃油电磁阀置于常开状态,而手动速关阀处于关闭状态;将燃烧转换开关1K置于“手动”位置,风机和油泵转换开关2h和3h放在“停止”位置;将风油配比机构与电动比例操作器DBC脱开,把风门和油门调到小火燃烧位置;合上总电源开关KD。
具体手动操作步骤如下。
(1)按下起动按钮AQ(12),接通控制电路。
(2)将风机转换旋转2h(13)扳到手动位置,风机投入运行,进行预扫风。
(3)预扫风后(如60 s),把油泵转换旋钮3h(14)扳到手动位置,油泵起动,建立起油压。
(4)按下点火按钮1AD(15),点火变压器通电,点火电极产生电火花,打开燃油管路上的速关阀,向炉内喷油,进行点火。
(5)当从观火孔看到火焰时,放开按钮1AD,中止点火变压器工作。
(6)点火成功后,调整风油配比机构,使炉内燃烧和锅炉负荷相适应。
(7)如果手动点火失败,应立即关闭速关间,停止向炉内喷油,并进行后扫风,查明原因排除故障后,再重新点火。
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