Симулятор водопарового тракта котлов серии ДЕ. Часть 1. Оборудование и средства автоматизации

 
 
 
 
 
 
 
В. А. ХЛЕБНИКОВ 
 
 
 
 
Симулятор водопарового тракта котлов 
серии ДЕ  
 
 
Часть 1 
Оборудование и средства автоматизации 
 
 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Йошкар-Ола 
ПГТУ 
2024 

УДК 621.1(075.8) 
ББК  31.361я73 
Х 55 
 
Рецензенты: 
профессор кафедры строительных конструкций и водоснабжения 
Поволжского государственного технологического университета 
А. Г. Поздеев 
профессор кафедры машиностроения и материаловедения 
Поволжского государственного технологического университета 
С. Я. Алибеков 
 
 
Печатается по решению 
редакционно-издательского совета ПГТУ 
 
 
 
Хлебников, В. А.   
Х 55    Симулятор водопарового тракта котлов серии ДЕ. Часть 1. 
Оборудование и средства автоматизации : учебное пособие / 
В. А. Хлебников. – Йошкар-Ола: Поволжский государственный 
технологический университет, 2024. – 66 с. 
ISBN 978-5-8158-2379-2 
ISBN 978-5-8158-2385-3 (ч. 1) 
 
Представлены описание устройства и принципа действия водопарового тракта котлов, конструкция и технические характеристики стальных некипящих экономайзеров, верхнего и нижнего барабанов, опускной системы и экранных труб. Рассмотрены объем оснащения водопарового тракта 
котлов средствами автоматизации, их устройство, принцип действия и 
технические характеристики. 
Для бакалавров и магистрантов, обучающихся по направлению подготовки «Теплоэнергетика и теплотехника». 
 
УДК 621.1(075.8) 
ББК 31.361я73 
 
ISBN 978-5-8158-2385-3 (ч. 1) 
© Хлебников В. А., 2024 
ISBN 978-5-8158-2379-2 
© Поволжский государственный 
технологический университет, 2024 
2 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
ПРЕДИСЛОВИЕ ............................................................................................ 5 
Список сокращений ....................................................................................... 
7 
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................... 8 
 
1. ВОДОПАРОВОЙ ТРАКТ КОТЛА И ЕГО ОБОРУДОВАНИЕ ... 10 
1.1. Устройство и принцип действия водопарового тракта 
................ 10 
1.2. Конструкция и технические характеристики экономайзеров 
БВЭС ....................................................................................................... 13 
1.3. Конструкция и характеристики верхнего и нижнего барабанов 
. 15 
1.4. Конструктивные особенности опускной системы........................ 18 
1.5. Конструктивные особенности экранных труб 
.............................. 19 
Контрольные вопросы по разделу 1 ..................................................... 21 
 
2. АВТОМАТИЗАЦИЯ ВОДОПАРОВОГО ТРАКТА ....................... 22 
2.1. Объем оснащения ВПТ средствами автоматизации .................... 22 
2.2. АСР питания парового котла 
......................................................... 23 
2.3. АСР непрерывной продувки 
.......................................................... 27 
2.4. Приборы для измерения температуры 
.......................................... 29 
2.4.1. Технические стеклянные жидкостные термометры 
............ 29 
2.4.2. Передающие преобразователи температуры ....................... 32 
2.4.2.1. Термопреобразователи сопротивления 
..................... 32 
2.4.2.2. Термоэлектрические термометры ............................. 34 
2.5. Приборы для измерения давления 
................................................. 37 
2.5.1. Показывающие, самопишущие и сигнализирующие 
манометры 
......................................................................................... 38 
2.5.2. Измерительные преобразователи давления 
......................... 41 
2.5.3. Установка манометров на трубопроводах 
........................... 45 
2.6. Приборы для измерения и регулирования уровня 
....................... 46 
2.6.1. Гидростатические уровнемеры ............................................. 47 
2.6.1.1. Двухкамерная уровнемерная колонка 
....................... 48 
2.6.1.2. Дифманометр-уровнемер ........................................... 52 
3 

2.6.1.3. Вторичные приборы для гидростатического 
уровнемера 
................................................................................ 54 
2.6.1.4. Свободно программируемый контроллер 
................. 54 
2.6.2. Указатели уровня воды прямого действия 
........................... 56 
2.6.3. Регулятор уровня воды в барабане АДУ-01 
......................... 57 
Контрольные вопросы по разделу 2 ..................................................... 61 
 
Библиографический список ........................................................................ 62 
Приложение 1. Технические характеристики экономайзеров  
типа БВЭС .................................................................................................... 64 
Приложение 2. Технические характеристики верхних барабанов  
котлов типа ДЕ 
............................................................................................. 65 
 
 
 
 
4 

ПРЕДИСЛОВИЕ 
 
Учебное пособие подготовлено для студентов, получающих высшее 
образование по программам бакалавриата и магистратуры по направлениям 13.03.01 и 13.04.01 Теплоэнергетика и теплотехника. 
Подготовка квалифицированных кадров инженеров-теплоэнергетиков по программам бакалавриата и магистратуры невозможна без использования симуляторов теплоэнергетического оборудования. Симуляторы позволяют студентам приобрести профессиональные компетенции для решения возникающих на практике задач проектноконструкторской и производственно-технологической деятельности. 
Подготовка студентов по программам магистратуры направлена 
прежде всего на выработку компетенций научно-исследовательской деятельности, приобретение навыков не только практического использования симуляторов при проведении исследований, но и по разработке 
самих симуляторов теплоэнергетического оборудования.  
К настоящему времени изложению методов моделирования, оптимизации и автоматического управления посвящена обширная монографическая и учебная литература [1-3, 5 и др.], в которой рассматриваются 
различные аспекты применения указанных методов на практике. Вместе 
с тем специфика выработки у студентов профессиональных компетенций вызывает необходимость создания учебного пособия, в котором 
описывалась бы технология синтеза методов моделирования, оптимизации и теории автоматического управления применительно к созданию и 
практическому использованию симуляторов тепловых объектов на основе современных цифровых технологий.  
Учитывая направленность пособия на учебный процесс, в качестве 
объекта моделирования выбран характерный представитель тепловых 
объектов – водопаровой тракт распространенных на практике котельных агрегатов серии ДЕ, выпускаемых ОАО «Бийский котельный завод» [12].  
В первой из четырех частей учебного пособия, посвященной оборудованию и средствам автоматизации, рассматриваются устройство, 
принцип действия и технические характеристики элементов водопарового тракта, вопросы его оснащения средствами автоматического регулирования питания и непрерывной продувки, показывающими, самопишущими и сигнализирующими приборами для измерения температуры, давления и уровня. Объем оснащения ВПТ средствами автоматизации соответствует требованиям СП [11]. 
 
 
5 

______________________________________________________________ 
 
ОБЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО ПОСОБИЯ 
«СИМУЛЯТОР ВОДОПАРОВОГО ТРАКТА КОТЛОВ  
СЕРИИ ДЕ» В ЧЕТЫРЕХ ЧАСТЯХ 
___________________________________________________ 
 
Часть первая 
Оборудование и средства автоматизации 
 
Раздел 1 
 
Водопаровой тракт котла и его оборудование 
Раздел 2 
Автоматизация водопарового тракта 
 
 
Часть вторая 
Моделирование оборудования и средств автоматизации 
 
Раздел 1 
 
Моделирование оборудования водопарового тракта 
Раздел 2 
 
Моделирование средств автоматизации 
 
 
Часть третья 
Программирование симулятора водопарового тракта 
 
Раздел 1 
 
Программирование моделей элементов водопарового 
тракта на LabVIEW 
Раздел 2 
 
Программирование моделей средств автоматизации на 
LabVIEW 
 
Часть четвертая 
Лабораторный практикум 
 
Раздел 1 
Изучение процессов в элементах водопарового тракта  
Раздел 2 
Оптимизация параметров настройки регуляторов и оценка 
качества регулирования 
Раздел 3 
Управление работой оборудования на симуляторе 
6 

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 
 
АСР – автоматическая система регулирования 
АСУТП – автоматизированная система управления тепловыми процессами 
АЦП – аналого-цифровой преобразователь 
БФ – блок формирования возмущения 
ВАУ – верхний аварийный уровень 
ВПТ – водопаровой тракт 
ВУ – верхний уровень 
ГПЗ – главная паровая задвижка 
ДА – абсолютное давление 
ДВ – вакуумметрическое разряжение 
ДГ – гидростатическое разряжение 
ДД – дифференциальное разряжение 
ДИ – избыточное разряжение 
ДИВ – избыточно-вакуумметрическое разряжение 
ИУ – измерительный усилитель 
КВ – блок компенсации возмущения 
МП – микропроцессор 
МЭО – механизм электрический однооборотный 
НАУ – нижний аварийный уровень 
НУ – нижний уровень 
ПИ – пропорционально-интегральный закон регулирования 
ПТЭ – плита теплоизоляционная энергетическая  
РНП – регулятор непрерывной продувки 
РО – регулирующий орган 
РП – регулятор питания 
РПК – регулирующий питательный клапан 
ЧРП – частотно-регулируемый привод 
ЧЭ – чувствительный элемент 
ШИМ – широтно-импульсная модуляция 
ЭДС – электродвижущая сила  
 
 
7