Приводится описание парогенератора на природном газе, пере­деланного из серийного Д-900 и рассчитанного на работу на дизельном топливе.

                                    Парогенератор на природном газе

Производство пара для индус­триальных целей экономичнее по­лучать, сжигая природный газ вме­сто дизельного топлива, на которое рассчитан котел - парообразова­тель Д-900, российского производ­ства. Конечно, существуют много аналогичных, современных котлов, которые отлично справляются с этой задачей. Но цены на них весь­ма высоки. Из-за экономической неоправданности котлы на жидком топливе в большинстве случаев вышли из эксплуатации (конечно, за исключением тех случаев, ког­да котлы на жидком топливе стоят в резерве у котлов на природном газе или нет газопровода), но мо­гут быть пригодны к дальнейшей эксплуатации на природном газе.

При этом на котел ставится го­релка природного газа нужной мощности промышленного изго­товления. В нашем случае была ис­пользована горелка иранского про­изводства [1], которая на протяже­нии 6 лет безупречно работала на другом переделанном котле КТ- 500. Тут приходится подогнать фланцы котла и горелки для мон­тирования горелки на котел. Эта задача отводится специалистам по металлообработке и прямого отно­шения к предмету данной статьи не имеет.

Мы же рассматриваем разра­ботку новой электронной начинки, которая должна замещать старую, рассчитанную на работу со специ­фичной форсункой дизельного топ­лива. Нам от старого хозяйства котла понадобятся электроды за­мера уровня воды, контактные ма­нометры давления пара и, пожа­луй, один насос для подачи воды для резервной подпитки котла от резервуара, при отключении маги­стральной воды или при недоста­точном давлении в последнем. На­сос воды имеет резервное значение по следующим далее причинам. Рабочее давление пара в котле ко­леблется от 0,4-0,6 кгс/см^г (соот­ветственно, атмосфер или бар). Мы принимаем (если что, организовы­ваем, чтобы было именно так), что давление магистральной воды с избытком хватает для притока воды в котел под рабочим внутрен­ним давлением, без добавочного нагнетания насосом. А исполни­тельное устройство - кран мы де­лаем из обычного шарового крана, маховик которого приводится в действие с помощью электричес­кой отвертки или шуруповерта, до­статочной мощности. Конечно, су­ществуют электрические краники, работающие на индукционных ка­тушках. Но им присущи такие не­достатки как ненадежное перекры­тие воды из-за попадания механи­ческих включений воды под рабо­чий шток, а также перегорание ка­тушки, если давление воды в ма­гистрали по каким-то причинам возросло. Электрический клапан совершает непрерывную работу против механической мощности воды, являющейся произведением площади перекрывающего штока и давления воды. А мощность, рас­траченная на поворот шарового затвора крана, почти одинаковая при всем диапазоне давлении воды.

Итак, алгоритм работы котла сводится к:

1.   Поддержанию постоянного уровня воды в котле.

2.   Отключении горелки и/или воды при:

- недопустимом возрастании давления пара в котле;

- пропадания воды подпитки, когда выпаренная вода не воспол­няется;

-     при срабатывании таймера;

-     при останове горелки по внут­ренним причинам горелки, например, при неправильном соотношение смеси газа и поддуваемого воздуха.

3. Сигнализировать об аварий­ном останове котла как по выше изложенным (кроме останова вруч­ную и по команде реле времени, ко­торые являются нормальными), так и по причине пропадания сетевого напряжения.

Работа системы сигнализации и перекрытия воды должна быть на­дежно защищена от пропадания напряжения сетевого питания. По части перекрытия воды, как было приведено выше, кран работает импульсами, по времени достаточ­ными для перевода затвора с од­ного положения на противополож­ный. Если напряжение сети пропа­дет тогда, когда кран открыт для восполнения испаренной воды, при не соблюдении нужных мер резер­вного питания водяного крана, вода бесконтрольно поступит в ко­тел при потушенной горелке (сама горелка не имеет резервного пита­ния), а далее по паровым трубам хлынет туда, куда должен посту­пать пар.

Использованы: готовый импуль­сный источник питания 12 В, 15 А; электрическая отвертка с двигате­лем на 4,5 В; аккумуляторы на 6 В, 7 А в количестве 3 штук; часы-тай- мер китайского производства.

Органы управления составляют один сетевой автомат-выключа­тель на 6 А, кнопки «Старт», «Стоп» для газовой горелки, тумб­лер блокировки нижнего уровня воды (его назначение будет объяс­нено позже), тумблер звуковой сиг­нализации и переключатель выбора исполнительного устройства, между электрифицированным шаровым краном или водяным насосом.

Как видно, схема (рис. 1) реали­зована на КМОП логике и полевых транзисторах. Благодаря высокому входному сопротивлению логичес­ких элементов через электроды ровня воды текут ничтожно малые постоянные токи, что оберегает ме­талл электродов от электро-корозии, снижена общая потребляемая мощность, конденсатор в одновиб- раторе - определителе временно­го интервала действия электрифи­цированного затвора можно ста­вить малым номиналом, а силовые полевые транзисторы могут быть запараллелизованы в сколь угод­ном количестве. При этом токи на переключение транзисторов опять ничтожно малы и полевые транзи­сторы легче удержать в ключевом, нелинейном режиме, когда ток ис­тока довольно ощутим. В данном случае единственная проблема по­левых транзисторов - их критичес­кая подверженность перенапряже­ниям от индуктивной нагрузки. Хотя в данном случае моторчик электро-отвертки рассчитан на 4,5 В постоянного напряжения, пере­напряжения на клеммах в момент прохождения щеток через зазоры контактов ротора так высоки, что при отладке было выведено из строя несколько штук транзисто­ров на 40, 80 и 180 В и это несмот­ря на то, что все использованные транзисторы имели в своем соста­ве встречно-параллельные скоро­стные диоды. В итоге пришлось ставить транзисторы на 200 В и включить последовательно дрос­сель-демпфер. В связи с тем, что у высоковольтных транзисторов от­носительно высокое сопротивле­ние канала исток-сток (в данном случае, для IRF640 0,18 Ом), при­шлось на каждое плечо ставить по три транзистора. Это делается для того, чтобы, учитывая потери в ключе и соединительных проводах, все же получить необходимую мощность в двигателе под 4,5 В, при питании от 6 В.

 А как видно из схемы, двуполярное 6 В питание у нас получено от аккумуляторов Bat1 и Bat2 (рис. 2), на которых на­гружен двуполярный выпрямитель, который одновременно заряжает ак­кумуляторы. Аккумуляторы действу­ют как активный фильтр от пульса­ции выпрямленного напряжения, а также являются единственным ис­точником энергии при пропадании сетевого напряжения. Постоянное питание получается нестабилизированные -6, +6 В и стабилизиро­ванное +12 В. Следует отметить, что двуполярное 6 В надо поменять в соответствии с нужным питани­ем электроотвертки. Резисторы R1, R2 (рис. 2) ограничивают ток подзарядки аккумуляторов. А встречно шунтирующие диоды по­зволяют аккумуляторам отдавать свою мощность в нагрузку без де­ления. Резисторы нужно подобрать опытным путем, из расчета того, что через них должен практически перестать течь ток подзарядки по достижении аккумуляторами пол­ной зарядки.

Селектор S2 предназначен для выбора исполнительного устройства водной подпитки (электроотвертка- затвор либо водяной насос).

Газовая горелка имеет свой ал­горитм работы и самоблокируется при аварийных ситуациях, что зак­лючается в перекрытии поступаю­щего газа и отключении вентиля­тора поддува воздуха. Таких потен­циальных причин останова много, и мы не будем их рассматривать. Важно лишь отметить, что обрат­ная связь (Loop-back) от горелки была взята с клемы вентилятора. Если при поданном питании на го­релку пропало напряжение -220 В на вентиляторе, это событие обра- батывется логикой нашей схемы и включается звуковая сигнализа­ция. При этом схема слежения уровня воды работает в штатном режиме.

Ресурсы

1. Сайт производителя - http://www.iran-radiator.com

Ваге Аракелян

г. Ванадзор, Армения