Давление пара, вырабатываемого котлом, находится в прямой зависимости от расхода топлива, подаваемого для сжигания в топку. Чем больше расход топлива, тем более высокое давление пара можно поддерживать в котле при неизменной его паропроизводительности. И наоборот, при постоянном давлении пара за счет изменения расхода топлива можно изменять паропроизводительность котла.
Таким образом, регулирование давления пара сводится к регулированию подачи топлива в топку котла. Принцип построения систем регулирования давления пара в паровых котлах основан на сравнении заданного значения давления пара с фактическим, и изменения количества подаваемого топлива в топку котла в соответствии с расхождением этих значений.
Регулирование расхода топлива в паровых котлах можно производить следующими способами:
- изменением количества включенных в работу форсунок котла при постоянной производительности каждой из них (нерегулируемые форсунки); Данный способ не позволяет осуществить плавное регулирование расхода топлива, так как при включении очередной форсунки подача топлива в топку котла увеличивается на фиксированную величину, равную производительности включенной в работу форсунки;
- изменением производительности самих форсунок (регулируемые форсунки). При осуществлении такого способа регулирования возможны три варианта:
- 1. Регулирование подачи топлива в топку за счет изменения давления топлива перед форсунками котла;
- 2. Регулирование подачи топлива в топку за счет изменения геометрических характеристик самой форсунки (проходного сечения топливного канала и др.);
- 3. Регулирование подачи топлива в топку котла за счет слива части топлива из топливного канала форсунки;
- комбинированный способ регулирования, при котором на котле устанавливаются одна - две регулируемые форсунки в совокупности с остальными – нерегулируемыми. При таком способе регулирования при включении в работу очередной нерегулируемой форсунки производительность регулируемой уменьшается на величину, равную производительности включенной форсунки.
В судовых котельных установках в большинстве случаев применяются следующие способы регулирования давления пара:
1. На всех нагрузках работают все форсунки котла, перед которыми одновременно меняется давление топлива с помощью регулирующего топливного золотника;
2. Регулирование осуществляется включением и выключением нерегулируемых форсунок с одновременным изменением расхода топлива путем слива части его из каналов регулируемых форсунок;
3. Регулирование осуществляется включением и выключением части форсунок с одновременным изменением давления топлива перед форсунками с помощью программного регулятора давления топлива;
Топливная система котла предназначена для непрерывной подачи топлива в топку в количестве, обеспечивающем поддержание заданного давления пара, с температурой, обеспечивающей качественное распыливание топлива в топочных устройствах.
Принципиальная схема топливной системы зависит от типа примененных форсунок (регулируемые, нерегулируемые или их комбинация), и используемого варианта регулирования давления пара. Ниже приведены две типовые схемы топливных систем судовых котельных установок с постоянным и переменным давлением топлива перед форсунками.
В топливной системе с постоянным давлением топлива (рис. 34.а) топливо из расходной топливной цистерны через фильтр ФХН основным топливным насосом ТНН подается к нефтеподогревателю. Температура топлива за нефтеподогревателем поддерживается в заданных пределах регулятором РТН путем воздействия на клапан подачи греющего пара в нефтеподогреватель. Постоянное давление топлива за топливными насосами поддерживается регулятором РДТ воздействием на клапан слива топлива в топливную цистерну. После нефтеподогревателя подогретое топливо, пройдя через фильтр ФГН и быстрозапорный топливный клапан, поступает к топливному блоку. В РДП происходит сравнение заданного значения давления пара с фактическим. Рассогласование сигналов заданного и фактического значений давления пара поступает от РДП на механический привод, и от него – к золотникам топливного блока, к регулятору давления воздуха и к клапану слива топлива из форсунок, установленному на сливной топливной магистрали. Топливный блок осуществляет включение-отключение топливных форсунок в соответствии с заданной нагрузкой котла и распределение топлива по включенным форсункам. Изменение расхода топлива, подаваемого в топку котла, осуществляется сливом части топлива из форсунок в РТЦ.
Резервный насос ЭНН включается в работу автоматически при выходе из строя основного топливного насоса, и в режимах работы котла, близких к полным нагрузкам, когда производительности основного насоса становится недостаточно для обеспечения заданной паропроизводительности (давления пара). Для обеспечения соответствия между подачами топлива и воздуха, с механического привода РДП управляющий сигнал выдается на регулятор давления воздуха РДВ.
Работа топливной системы котлов с переменным давлением топлива (рис. 34.б) во многом схожа с работой рассмотренной выше топливной системы. Плавность регулирования расхода топлива достигается согласованными действиями регулирующего топливного золотника, регулятора перепада давления топлива, программного регулятора давления топлива, управляющего устройства сервоприводами топочных устройств и топливных насосов.
Для увеличения нагрузки котла увеличивается проходное сечение РТЗ, что приводит к повышению расхода топлива на топочные устройства. Линейная зависимость расхода топлива от проходного сечения РТЗ обеспечивается поддержанием на нем постоянного перепада давления топлива регулятором РПДТ, воздействующим на дроссельный золотник ДЗ. В момент включения очередной форсунки давление топлива перед форсунками резко падает для обеспечения постоянной величины расхода топлива. На участках между точками включения форсунок, а также после включения всех форсунок плавное увеличение расхода топлива достигается повышением его давления. Регулирование давления топлива происходит с помощью изменения режима работы ТНН, а точность его поддержания обеспечивается программным регулятором давления топлива путем слива части топлива в топливную цистерну.
Топливный блок управляет изменением подачи пара на турбопривод ТНН, открытием-закрытием регистров ВНУ, включением-выключением очередной форсунки, автоматическим включением-отключением резервного ЭНН. Для обеспечения соответствия между подачами топлива и воздуха, с механического привода РДП управляющий сигнал выдается на регулятор расхода воздуха РРВ системы подачи воздуха в котел.
Литература
Судовые энергетические установки. Котлотурбинные энергетические установки. Болдырев О.Н. [2004]
