Электрическая схема бойлера: Схема подключения бойлера. Электрическая схема бойлера

Firetube обычно используются для пара низкого давления или горячей воды и доступны в размерах от 500 000 до 75 000 000 БТЕ на входе (5). Водотрубные котлы в основном используются в системах с паром высокого давления и широко используются для систем комфортного отопления. Обычно они имеют размер от 500 000 до более 20 000 000 БТЕ (5).

Чугунные секционные котлы (рис. 3) — это еще один тип котлов, обычно используемый в системах отопления коммерческих помещений. В этих типах котлов не используются трубы. Вместо этого они построены из чугунных секций, имеющих каналы для воды и продуктов сгорания. Чугунные отливки скреплены болтами, как в старом паровом радиаторе. Секции соединены между собой прокладками. Они доступны для производства пара или горячей воды и доступны в размерах от 35 000 до 14 000 000 БТЕ (2).

Секционные котлы из чугуна выгодны тем, что их можно собрать на месте, что позволяет транспортировать их через двери и небольшие проемы. Их главный недостаток заключается в том, что секции герметизированы вместе с помощью прокладок, они склонны к утечкам по мере старения прокладок и подвергаются воздействию химикатов для обработки котла.

Рисунок 3: Чугунный секционный котел (источник изображения: www.chestofbooks.com)

Рабочее давление и температура
Котлы классифицируются как котлы низкого или высокого давления и сконструированы в соответствии с требованиями Кодекса по котлам и сосудам под давлением ASME.Котлы низкого давления ограничены максимальным рабочим давлением 15 фунтов на квадратный дюйм (фунт-сила на квадратный дюйм манометра) для пара и 160 фунтов на квадратный дюйм для горячей воды (2). Большинство котлов, используемых в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, являются котлами низкого давления. Котлы высокого давления сконструированы для работы выше пределов, установленных для котлов низкого давления, и обычно используются для выработки электроэнергии. Рабочие температуры воды для водогрейных котлов ограничены 250 ° F (2).

Тип топлива
В коммерческих зданиях природный газ является наиболее распространенным котельным топливом, поскольку он обычно легко доступен, сгорает чисто и обычно дешевле, чем масло или электричество.Некоторые котлы предназначены для сжигания более одного топлива (обычно природного газа и мазута). Двухтопливные котлы обеспечивают оператору запас топлива в случае прекращения подачи топлива. Они также позволяют потребителю использовать мазут в «пиковые периоды» для природного газа. Во времена, когда расценки на природный газ выше, чем на альтернативное топливо, это может снизить затраты на топливо за счет использования более дешевого альтернативного топлива и ограничения использования природного газа только в периоды «непиковой нагрузки».

Электрические котлы используются на объектах, где требуется небольшое количество пара или где нет природного газа. Электрические котлы известны своей чистотой, бесшумностью, простотой установки и компактностью. Отсутствие горения приводит к снижению сложности конструкции и эксплуатации и меньшему количеству технического обслуживания. Нагревательные элементы легко заменяются в случае выхода из строя. Эти типы котлов могут использоваться для производства пара или воды низкого или высокого давления и могут быть хорошей альтернативой для клиентов, которые ограничены правилами выбросов.Размеры варьируются от 30 000 до 11 000 000 БТЕ на входе с общей эффективностью, как правило, в диапазоне от 92% до 96% (2).

Тяговые методы
Разница давлений между камерой сгорания котла и дымоходом (также называемым дымовой трубой) создает тягу, которая переносит продукты сгорания через котел в дымоход. Котлы с естественной тягой полагаются на естественную плавучесть горячих газов, которые выводят продукты сгорания в дымоход котла и втягивают свежий воздух в камеру сгорания.К котлам с механической тягой относятся: принудительная тяга, при которой воздух нагнетается в камеру сгорания вентилятором или нагнетателем для поддержания положительного давления; и Индуцированная тяга, при которой воздух всасывается через камеру сгорания вентилятором или нагнетателем для поддержания отрицательного давления.

Размер и мощность
Модульные котлы имеют небольшой размер и мощность и часто предназначены для замены большого одиночного котла несколькими небольшими котлами. Эти модульные котлы легко проходят через стандартный дверной проем и могут транспортироваться по лифтам и лестницам.Блоки могут быть расположены в различных конфигурациях для использования ограниченного пространства или для размещения нового оборудования. Модульные котлы могут быть размещены так, чтобы эффективно удовлетворять потребность в тепловой нагрузке.

Конденсационный метод
Традиционные водогрейные котлы работают без конденсации водяного пара из дымовых газов. Это очень важно для предотвращения коррозии компонентов котла. Конденсационные котлы работают при более низкой температуре возвратной воды, чем традиционные котлы, что приводит к конденсации водяного пара из выхлопных газов.Это позволяет конденсационному котлу извлекать дополнительное тепло в результате фазового перехода от водяного пара к жидкости и увеличивает эффективность котла. Некоторое количество диоксида углерода растворяется в конденсате и образует угольную кислоту. В то время как некоторые конденсационные котлы предназначены для обработки коррозионной конденсации, другие требуют некоторых средств нейтрализации конденсата. Традиционные котлы без конденсации обычно работают в диапазоне КПД сгорания 75% — 86%, в то время как конденсационные котлы обычно работают в диапазоне КПД сгорания от 88% до 95% (2).

Ключевые компоненты котлов

Ключевые элементы котла включают горелку, камеру сгорания, теплообменник, выхлопную трубу и органы управления. Аксессуары котла, включая экономайзер дымовых газов, также обычно используются в качестве эффективного метода рекуперации тепла от котла и будут кратко обсуждены в разделе «Лучшие практики для эффективной эксплуатации».

В котлах, работающих на природном газе, используется один из двух типов горелок: атмосферные горелки, также называемые горелками с естественной тягой, и горелки с наддувом, также называемые механическими горелками. Из-за более строгих требований к качеству воздуха на федеральном уровне и уровне штата, горелки с низким уровнем выбросов NOx и горелки с предварительным смешиванием становятся все более широко используемыми и даже требующимися в некоторых регионах. Обеспечивая эффективное смешивание воздуха и топлива при его поступлении в горелку, эти типы горелок могут гарантировать снижение выбросов NOx.

Рисунок 4: Котел с принудительной тягой (источник изображения: www.Hurstboiler.com)

Камера сгорания, обычно сделанная из чугуна или стали, вмещает горелки и процесс горения. Температура внутри камеры сгорания может очень быстро достигать нескольких сотен градусов.

Теплообменники могут быть изготовлены из чугуна, стальных трубных пучков или, в случае некоторых небольших котлов, из меди или стали, плакированной медью.

Дымоход или дымоход — это трубопровод, по которому горячие газы сгорания отводятся от котла наружу.Обычно этот трубопровод изготавливается из стали, но в случае конденсационных котлов он должен быть изготовлен из нержавеющей стали для обработки коррозийного конденсата. Еще одно соображение — будет ли выхлопная труба находиться под положительным или отрицательным давлением. Это может определить, как должны быть герметизированы стыки выхлопной трубы.

Управление котлом помогает производить горячую воду или пар регулируемым, эффективным и безопасным образом. Органы управления горением и эксплуатацией регулируют скорость использования топлива для удовлетворения спроса.Главный рабочий орган управления контролирует температуру горячей воды или давление пара и отправляет сигнал для управления скоростью горения, скоростью, с которой топливо и воздух поступают в горелку. Обычные последовательности розжига горелки включают включение / выключение, высокое / низкое / выключенное состояние и плавное регулирование.
Средства безопасности котла включают средства управления высоким давлением и температурой, высоким и низким давлением газа / масла, а также средства контроля высокого и низкого уровня воды и контроля пламени. Эти средства управления считаются мерами безопасности или ограничениями, которые разрывают электрическую цепь, чтобы предотвратить возгорание котла.Например, в случае, если давление в котле превышает настройку предела давления, топливный клапан закрывается, чтобы предотвратить небезопасное состояние высокого давления. Цепь безопасности системы контроля пламени обычно включает в себя переключающие контакты для отсечки низкого уровня воды, высоких пределов, реле контроля воздуха, резервные средства управления безопасностью и работой, а также датчики пламени. Датчики пламени часто состоят из стержней пламени и ультрафиолетовых или инфракрасных сканеров для контроля состояния пламени и отключения горелки в случае отсутствия воспламенения или другого небезопасного состояния.Органы управления защитой от пламени запрограммированы на работу горелки и ее циклическое переключение между этапами работы.

Вопросы безопасности

Все оборудование для сжигания должно эксплуатироваться надлежащим образом, чтобы предотвратить возникновение опасных условий или стихийных бедствий, которые могут привести к травмам и материальному ущербу. Основная причина взрыва котла — возгорание горючего газа, скопившегося внутри котла.Эта ситуация может возникнуть по-разному, например, топливо, воздух или зажигание по какой-либо причине прерывается, пламя гаснет, а горючий газ накапливается и снова зажигается. Другой пример — когда происходит ряд неудачных попыток воспламенения без соответствующей продувки скопившегося горючего газа.

В котле накоплено огромное количество энергии. Изменение состояния перегретой воды из горячей жидкости в пар (пар) высвобождает огромное количество энергии.Например, 1 фут3 воды расширится до 1600 фут3, когда превратится в пар. Следовательно, «если бы вы могли уловить всю энергию, выделяющуюся, когда 30-галлонный домашний резервуар с горячей водой вспыхивает во взрывоопасном состоянии при температуре 332 ° F, у вас будет достаточно силы, чтобы отправить средний автомобиль (весом 2500 фунтов) на высоту почти 125 футов. Это эквивалентно высоте 14-этажного многоквартирного дома, начиная со скорости подъема 85 миль в час! » (5).

Безопасность котлов — ключевая задача Национального совета инспекторов котлов и сосудов высокого давления.Эта организация ежегодно сообщает и отслеживает безопасность котлов и количество инцидентов, связанных с котлами и сосудами под давлением. Их работа показала, что категорией инцидентов номер один, повлекшей за собой травмы, были плохое обслуживание и ошибка оператора (5). Это подчеркивает важность надлежащего обслуживания и обучения операторов.

Котлы необходимо регулярно проверять в соответствии с рекомендациями производителя. Необходимо проверять целостность сосуда под давлением, проверку предохранительных клапанов, устройств отключения воды и надлежащую работу поплавка, манометры и индикаторы уровня воды.Топливная система котла и система горелок требуют надлежащего осмотра и обслуживания для обеспечения эффективной работы, передачи тепла и правильного обнаружения пламени. Руководство по передовой практике O&M Федерального проекта управления энергопотреблением (FEMP) по достижению эффективности эксплуатации — хороший ресурс, описывающий план профилактического обслуживания, а также объясняющий важность такого плана. Этот документ доступен здесь: http://www1.eere.energy.gov/femp/pdfs/omguide_complete.pdf.

Лучшие практики для эффективной работы

КПД

Процент тепловой энергии, содержащейся в топливе, улавливаемой рабочим телом (например,грамм. вода) в котле определяется как полнота сгорания котла. Для водогрейных котлов и паровых котлов низкого давления для коммерческих зданий обычно возможна эффективность сгорания 80% или выше.

Полное сгорание происходит, когда углеводородное топливо, такое как природный газ или масло, сгорает и выделяет только диоксид углерода, воду и тепло. Если кислорода недостаточно и / или плохое смешивание топлива и кислорода, то будет происходить неполное сгорание, приводящее к появлению других продуктов сгорания, включая монооксид углерода и несгоревшее топливо.

Когда происходит неполное сгорание, химическая энергия топлива не полностью выделяется в виде тепла, и эффективность сгорания снижается. Это также проблема безопасности, поскольку несгоревшее топливо может воспламениться в дымовой трубе и вызвать взрыв. Котлы необходимо настроить на полное сгорание. Одна из стратегий обеспечения полного сгорания — подача некоторого количества избыточного воздуха. Однако, как показано на рисунке ниже, небольшое количество избыточного воздуха улучшит эффективность сгорания, но большое количество снизит эффективность.

Рисунок 5: Эффективность сгорания в зависимости от избытка воздуха

Для обеспечения высокого общего КПД котла тепло, выделяемое при сгорании, должно эффективно передаваться рабочей жидкости. Любое тепло, не переданное жидкости, будет потеряно через кожух котла или дымовой газ. Температура дымовых газов в дымовой трубе котла является хорошим показателем теплопередачи и, следовательно, эффективности. Существуют практические пределы того, насколько низкой может быть температура дымовой трубы.Температура будет выше, чем у рабочего тела в котле. В котлах без конденсации он должен быть достаточно высоким, чтобы водяной пар в выхлопных газах не конденсировался и не засыпал поверхность теплопередачи коррозионным конденсатом. Конденсационные газовые котлы спроектированы и изготовлены из материалов, устойчивых к коррозии. Таким образом, они могут иметь температуру выхлопных газов менее 150 ° F. Улавливание тепла от конденсата может привести к эффективности сгорания более 90%.

Рис. 6. Диаграмма эффективности сгорания природного газа (источник изображения: Федеральная программа управления энергетикой, Министерство энергетики США)

На рис. 6 представлена ​​диаграмма эффективности сгорания природного газа с электрическими горелками, которая показывает взаимосвязь между избыточным воздухом, температурой дымовых газов и эффективностью сгорания. В качестве примера, отслеживая линию Этапа 1, при 9% кислорода дымовых газов (что эквивалентно примерно 67% избыточного воздуха, как показано на графике) и повышении температуры дымовых газов на 500 ° F, соответствующая эффективность сгорания составляет около 76.5%. При таком же повышении температуры дымовых газов на 500 ° F, этап 2 показывает, что снижение содержания кислорода в дымовых газах до 2% приводит к повышению эффективности сгорания примерно на 81,5%. Это показано как Шаг 2 на Рисунке 6 выше. По мере уменьшения процентного содержания кислорода в дымовых газах избыточному кислороду передается меньше тепла, и эффективность сгорания увеличивается. По мере увеличения эффективности сгорания больше тепла передается питательной воде, а не дымовому газу, и, следовательно, температура дымовых газов снижается.

Используйте органы управления котлом для оптимального соотношения воздух-топливо

Для обеспечения полного сгорания в горелку вводится дополнительный воздух.Но слишком много приведет к неэффективному нагреву воздуха и его выбросу из дымохода котла, что снизит эффективность сгорания и создаст угрозу безопасности. Когда котел настроен, цель состоит в том, чтобы максимизировать эффективность сгорания за счет обеспечения достаточного количества избыточного воздуха для обеспечения полного сгорания, но не слишком большого для снижения эффективности. Сколько избыточного воздуха достаточно для полного сгорания? Это зависит от конструкции и состояния горелки и котла, а также от различных скоростей воспламенения горелки, но обычно считается между 2% — 3%.Избыточный воздух также должен быть отрегулирован с учетом колебаний температуры, плотности и влажности воздуха для горения котла при любых дневных и сезонных колебаниях. Желательно поддерживать постоянное количество избыточного воздуха на всем диапазоне стрельбы.

Важно помнить, что полное сгорание имеет решающее значение для обеспечения эффективной работы котла. Неполное сгорание топлива может значительно снизить КПД котла на 10% и более, в то время как увеличение избытка воздуха на 10% может повлиять на КПД котла только примерно на 1%.Признаки неполного сгорания — дымный выхлоп, желтое пламя, сбои пламени и закопченные трубы котла. Рекомендуется ежегодно настраивать котел, чтобы обеспечить оптимизацию процесса сгорания.

Как правило, избыток воздуха около 10% для газового котла является оптимальным для обеспечения полного сгорания и максимальной эффективности. Это соответствует избытку O2 от 2% до 3%. Работа с избытком воздуха более 10% нежелательна, так как это может привести к снижению эффективности и увеличению выбросов.Поэтому предпочтительно поддерживать оптимальный уровень избытка воздуха во всем диапазоне стрельбы. Это может быть достигнуто с помощью средств управления горелкой, включая средства управления параллельным позиционированием, средства контроля перекрестного ограничения и средства регулировки уровня кислорода. Эти типы органов управления являются превосходной альтернативой традиционным механическим органам управления промежуточным валом. Краткое описание каждого типа управления горелкой приведено ниже (3):

• Механическое управление промежуточным валом — это простейший тип модулирующего управления горелкой, обычно используемый на небольших горелках.Также называется одноточечным управлением, поскольку один механический рычажный механизм управляет и воздухом, и топливом. Эти элементы управления не могут измерять расход воздуха или топлива. Диапазон регулирования ограничен, что приводит к чрезмерному избытку воздуха для обеспечения безопасной работы при любых условиях и скоростях стрельбы. Неровность рычагов затрудняет точное и повторяющееся управление и требует регулярного обслуживания и регулировки.
• Элементы управления параллельным расположением используют отдельные двигатели для регулировки расхода топлива и воздуха, что позволяет регулировать каждый из них во всем диапазоне горения котла.Во время настройки «наносятся на карту» многие точки, обычно от 10 до 25 точек, чтобы создать кривую воздушного потока и соответствующий поток топлива. Следовательно, соотношение воздух-топливо может изменяться во всем диапазоне стрельбы, чтобы обеспечить оптимальное соотношение во всех условиях стрельбы. Кроме того, с использованием электронных серводвигателей этот метод управления имеет высокую повторяемость.
• Перекрестные ограничения регулирования , обычно применяемые к более крупным котлам, используют средства управления для определения и компенсации некоторых факторов, влияющих на оптимальное соотношение воздуха и топлива.Расход воздуха и топлива измеряются и регулируются для поддержания оптимального значения, определенного во время начальной калибровки.
• Регулировка кислородной коррекции используется вместе со стандартными средствами управления параллельным позиционированием или перекрестным ограничением. Он анализирует кислород в дымовых газах и соответствующим образом регулирует соотношение воздух-топливо для поддержания заданного количества избыточного кислорода. Эти элементы управления обычно устанавливаются на более крупных котлах с высоким годовым потреблением топлива и могут повысить энергоэффективность на один или два процента по сравнению с тем, что достигается только с помощью стандартного управления.

Контрольные датчики котла

Возможно возникновение утечки в распределительном контуре горячей воды. Такие утечки увеличивают потребление энергии и воды в системе, а также могут привести к повреждению водой. Системы распределения горячей воды и пара должны быть снабжены подпиточной водой для замены пара или воды, которые теряются из-за утечки в системе. Это обеспечит простой способ обеспечить постоянную полную заправку системы водой. Лучше всего установить счетчик на линии подпитки системы.Счетчик следует снимать еженедельно для проверки непредвиденных потерь воды из системы.

В паровых системах рекомендуется ежедневно контролировать объем подпиточной воды. При утечке пара из системы требуется дополнительная подпиточная вода для компенсации потерь. Мониторинг подпиточной воды гарантирует максимальную отдачу конденсата, тем самым снижая потребность в подпиточной воде.

Сезонная работа

Если система пара или горячей воды не используется в течение части года, отключение системы может привести к значительной экономии.Поддержание котла при его рабочей температуре потребляет энергию, эквивалентную потерям в режиме ожидания. В случае системы горячего водоснабжения использование энергии может также включать работу насоса.

Эксплуатация нескольких котельных

Нагрузка котлов в коммерческих зданиях сильно меняется от лета к зиме, от дня к ночи и от буднего дня к выходному. С одним котлом трудно эффективно обеспечить эти переменные нагрузки. Когда потребность в отоплении здания падает ниже количества тепла, подаваемого котлом при его самой низкой мощности, котел выключается.Включение и выключение котла очень неэффективно, поскольку существует продувка перед розжигом и продувка после розжига, которые отводят тепло из котла с каждым циклом. Кроме того, в случае немодулирующего котла, цикличность не позволяет котлу работать с частичной нагрузкой и постоянной скоростью горения, когда эффективность сгорания находится на самом высоком уровне.

Если на предприятии имеется несколько котлов, можно установить последовательность котлов, чтобы избежать частой работы. При использовании немодулирующих котлов может быть лучше включить последующие котлы после того, как основной котел достигнет полной мощности, а не циклически включать и выключать несколько котлов для удовлетворения нагрузки.С другой стороны, с модулирующими котлами КПД котла увеличивается в условиях частичной нагрузки. Поэтому может быть выгоднее использовать несколько котлов одновременно в условиях частичной нагрузки, а не один котел на 100% мощности. На рисунке 7 ниже показана взаимосвязь между интенсивностью горения и эффективностью для котла с возможностью регулирования как расхода воздуха, так и подачи топлива.

Рисунок 7: КПД как функция расхода топлива и воздуха для модулирующих котлов

Наконец, автоматическое переключение котлов необходимо для эффективной работы.Когда нагрузка на здание снижается в ночное время и в выходные дни, вероятно, будет происходить более частая работа котла, если никто не сможет выключить котлы по мере необходимости.

Если на вашем предприятии несколько котлов, вы должны оценить, действительно ли необходимо держать какие-либо котлы в режиме ожидания (по давлению или температуре), поскольку это приводит к снижению энергии. Резервный котел будет не только циклически включаться и выключаться, но и терять тепло в окружающую среду из-за потерь на излучение, которые значительно увеличиваются в процентах от мощности котла при пониженной мощности сжигания.При низких скоростях горения, например, когда котел находится в режиме ожидания, потеря эффективности может достигать 15% (7). Наличие резервного котла позволит быстро восстановить его в случае выхода из строя ведущего котла, но это необходимо сопоставить с этим большим штрафом за энергию. Если резервный котел не критичен для вашей работы, или если потребность в резервном котле носит сезонный характер, вам следует рассмотреть возможность отключения любых ненужных котлов, чтобы предотвратить эти потери энергии.

Последовательность управления блокировкой котла агрегата

Включение блокировки котла в последовательность работы системы HVAC важно для достижения энергоэффективности.При обычном применении систем VAV в коммерческих зданиях сегодня одновременное нагревание и охлаждение, а также чрезмерный повторный нагрев первичного воздуха часто могут оставаться незамеченными. Блокировка котла на основе температуры наружного воздуха, например, когда температура наружного воздуха выше 65 ° F, является эффективным способом предотвращения этих условий.

Конденсационные котлы

Как конструкция системы, так и условия эксплуатации имеют решающее значение для успешной работы и производительности конденсационного котла.Температура обратной воды ниже 130oF обычно требуется для получения номинальной эффективности конденсационного котла. Температура оборотной воды выше 130oF предотвращает конденсацию дымовых газов и приводит к тому, что котел работает не более эффективно, чем традиционный котел.

Рисунок 8: Влияние температуры оборотной воды на КПД конденсационных котлов

Экономайзеры дымовых газов

Экономайзеры дымовых газов предлагают наилучшие возможности для рекуперации тепла (3).По сути, это теплообменники в выхлопе котла, которые передают тепло от топочного газа либо питательной воде котла, либо воздуху для горения. Даже с эффективными котлами, которые работают с относительно низкой температурой дымовых газов, есть достаточно места для рекуперации части тепла дымовых газов, которое в противном случае ушло бы в дымовую трубу. Экономайзеры обычно повышают общий КПД котла на три-четыре процента (3).

Лучшие практики обслуживания

Поддерживайте бойлер в чистоте

Как упоминалось ранее, любые остатки, такие как сажа или накипь, которые покрывают теплопередающие поверхности котла, снизят его эффективность, а также увеличат вероятность отказа оборудования.Очистка этой поверхности в соответствии с рекомендациями производителя важна для поддержания оптимальной производительности котла и срока службы оборудования. Остатки, покрывающие трубы котла, будут мешать передаче тепла и повышать температуру дымовых газов. Если происходит неполное сгорание, образовавшаяся сажа накапливается на стороне горения труб. Точно так же некачественная обработка воды может привести к накоплению накипи на водяной стороне труб. Слой сажи или накипи всего 0.Толщина 03 дюймов может снизить теплопередачу на 9,5%. Слой толщиной 0,18 дюйма может снизить теплопередачу на 69%. (3).

План химической очистки воды

Хорошая химическая очистка котловой воды необходима для поддержания эффективной работы. Каждый план химической обработки должен быть индивидуализирован на основе растворенных минералов в подпиточной воде, процентного содержания возвращенного конденсата и наличия или отсутствия деаэратора. Растворенные твердые вещества в котловой воде и уровень химикатов для обработки следует проверять ежедневно на небольших установках низкого давления и ежечасно на более крупных установках высокого давления.Приборы следует калибровать ежемесячно. Ежегодные проверки котлов должны включать тщательный осмотр поверхностей со стороны воды на наличие отложений и коррозии. Даже тонкий слой накипи мешает передаче тепла и тем самым снижает эффективность сгорания.

Тенденция к повышению температуры дымовых газов в течение недель или месяцев обычно указывает на то, что отложения образовались либо у камина, либо у воды на поверхностях теплообмена котла. Если это условие соблюдается, необходимо незамедлительно проверить котел.

Минимизация продувки котла

Наличие слишком большого количества растворенных твердых частиц (TDS) в котловой воде может вызвать образование накипи и снизить эффективность котла. Следовательно, необходимо поддерживать содержание твердых веществ ниже определенных пределов. По мере увеличения концентрации TDS становится более вероятным, что растворенные твердые вещества будут выпадать в осадок из воды и образовывать накипь. Слив воды, называемый продувкой котла, необходим для удаления некоторых из этих растворенных твердых частиц и поддержания концентрации TDS ниже уровня, на котором они будут выпадать в осадок.Последовательная и частая продувка небольшого объема — лучшая практика, чем нечастая продувка большого объема, поскольку она позволяет экономить энергию, воду и химикаты. Большие паровые котлы с постоянной нагрузкой должны иметь непрерывную продувку, при которой небольшое количество воды непрерывно сливается из котла, а свежая подпиточная вода подается.

Осмотрите и отремонтируйте изоляцию

Изоляция имеет решающее значение для трубопроводов пара и конденсата. Неизолированные трубы, клапаны или фитинги несут большие потери энергии.Обычно экономически выгодно изолировать любую поверхность с температурой выше 130 ° F (4). Трубопроводы для пара, конденсата и горячей воды в помещениях с кондиционированием воздуха, если они не изолированы, вызывают двойное наказание, поскольку потери тепла из труб должны устраняться дополнительным кондиционированием воздуха.

Образцы журналов технического обслуживания и контрольных списков котла

начинаются с ведения регулярных плановых проверок и списков проверок для обеспечения надлежащей работы оборудования.Давление, температуру воды и температуру дымовых газов следует регистрировать ежедневно, поскольку они могут служить в качестве исходных данных для работы системы и устранения неполадок. Для документирования характеристик системы следует проводить более подробные осмотры и проверки, что может быть очень важно, поскольку постепенное изменение условий эксплуатации системы с течением времени может не быть очевидным без использования такой документации. В Руководстве по передовой практике O&M Федеральной программы управления энергопотреблением для достижения эксплуатационной эффективности (5) содержатся примеры ежедневных, еженедельных и ежемесячных журналов технического обслуживания и проверок, которые можно адаптировать к вашему предприятию.Следующие ниже контрольные списки обслуживания составлены на основе передовых методов, которые также можно найти в этом документе.

Таблица 1: Образец ежедневного контрольного списка котлов

Источник таблицы: Federal Energy Manag Программа ement, Руководство по передовой практике O&M для достижения операционной эффективности

Таблица 2: Образец еженедельного контрольного списка котлов

Источник таблицы: Федеральная программа энергоменеджмента, Руководство по передовой практике O&M для достижения операционной эффективности

Таблица 3: Образец ежемесячного контрольного списка котлов

Таблица 4: Образец ежегодного контрольного списка котлов

Ссылки

1. Кейпхарт, Б., Тернер, В. и Кеннеди, В., 2006. Руководство по управлению энергопотреблением.
2. Справочник ASHRAE, Системы и оборудование HVAC, 2008 г.
3. Котлы и нагреватели, Повышение энергоэффективности, Канадская промышленная программа по энергосбережению, август 2001 г. http://oee.nrcan.gc.ca/publica …
4. Информационный бюллетень Федеральной программы энергоменеджмента, PNNL, январь 2005 г. http://www1.eere.energy.gov/femp/pdfs/om_combustion.pdf
5. FEMP O&M Best Practices, a Guide to Achiting Operational Efficiency, U.S. Министерство энергетики, август 2010 г. http://www1.eere.energy.gov/femp/pdfs/omguide_complete.pdf
6. Справочник по эффективной эксплуатации котла, четвертое издание, Ф. Уильям Пейн и Ричард Э. Томпсон, 1996 г.
7. The Control of Boilers, 2nd Edition, Sam G. Dukelow, 1991.

Другие источники

1. Национальный совет инспекторов котлов и сосудов под давлением, http: // www.nationalboard.org/default.aspx.
2. Кодекс ASME по котлам и сосудам высокого давления (BPVC) 2010 г., http://go.asme.org/bpvc10.

Электрические цепи

Эта основная идея исследуется через:

Противоположные взгляды студентов и ученых

Ежедневный опыт студентов

Студенты имеют большой опыт использования бытовой техники, в работе которой используются электрические цепи (фонарики, мобильные телефоны, плееры iPod). Скорее всего, у них появилось ощущение, что вам нужно включить аккумулятор или выключатель питания, чтобы все «работало», и что батареи могут «разрядиться».Они склонны думать об электрических цепях как о том, что они называют «током», «энергией», «электричеством» или «напряжением», причем все эти названия они часто используют как синонимы. Это неудивительно, учитывая, что все эти ярлыки часто используются в повседневном языке с неясным значением. Какой бы ярлык ни использовали учащиеся, они, скорее всего, увидят в электрических цепях «поток» и что-то «хранимое», «израсходованное» или и то, и другое. Некоторые повседневные выражения, например о «зарядке батарей», также могут быть источником концептуальной путаницы для студентов.

В частности, студенты часто видят, что ток равен напряжению, и думают, что ток может храниться в батарее, и этот ток может быть использован или преобразован в форму энергии, такую ​​как свет или тепло.

Есть четыре модели, которые обычно используются учениками для объяснения поведения простой схемы, содержащей батарею и лампочку. Они были описаны исследователями как:

В частности, студенты часто считают, что ток равен напряжению, и думают, что ток может храниться в батарее, и этот ток может быть использован или преобразован в форму энергии, например свет. или тепло.

Есть четыре модели, которые обычно используются учениками для объяснения поведения простой схемы, содержащей батарею и лампочку. Они были описаны исследователями как:

Ежедневный опыт учащихся с электрическими цепями часто приводит к путанице в мышлении. Учащиеся, которые знают, что вы можете получить удар электрическим током, если дотронетесь до контактов пустой розетки домашнего освещения, если выключатель включен, поэтому иногда считают, что в розетке есть ток, независимо от того, прикасались ли они к ней или нет. (Точно так же они могут полагать, что есть ток в любых проводах, подключенных к батарее или розетке, независимо от того, замкнут ли переключатель.)

Некоторые студенты думают, что пластиковая изоляция проводов, используемых в электрических цепях, содержит и направляет электрический ток так же, как водопроводные трубы удерживают и регулируют поток воды.

Исследования: Осборн (1980), Осборн и Фрейберг (1985), Шипстоун (1985), Шипстоун и Ганстон (1985), Уайт и Ганстон (1980)

Научная точка зрения

Термин «электричество» (например, «химия») ) относится к области o

Электрическая цепь — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Электрическая цепь — это путь, по которому текут электроны от источника напряжения или тока.

Точка, где эти электроны входят в электрическую цепь, называется «источником» электронов. Точка, в которой электроны покидают электрическую цепь, называется «возвращением» или «землей». Точка выхода называется «возвращением», потому что электроны всегда попадают в источник, когда они завершают свой путь в электрической цепи.

Часть электрической цепи, которая находится между начальной точкой электронов и точкой, где они возвращаются к источнику, называется «нагрузкой» электрической цепи.Нагрузка электрической цепи может быть такой же простой, как нагрузка на бытовые приборы, такие как холодильники, телевизоры или лампы, или более сложной, например, нагрузка на выходе гидроэлектростанции.

В цепях используется два вида электроэнергии: переменный ток (AC) и постоянный ток (DC). Переменный ток часто питает большие приборы и двигатели и вырабатывается электростанциями. Постоянный ток питает автомобили, работающие от батарей, а также другие машины и электронику. Преобразователи могут преобразовывать переменный ток в постоянный и наоборот.Для передачи постоянного тока высокого напряжения используются большие преобразователи.

В электронных схемах обычно используются источники постоянного тока. Нагрузка электронной схемы может быть такой же простой, как несколько резисторов, конденсаторов и лампы, соединенных вместе, чтобы создать вспышку в камере. Или электронная схема может быть сложной, соединяя тысячи резисторов, конденсаторов и транзисторов. Это может быть интегральная схема, такая как микропроцессор в компьютере.

Резисторы и другие элементы схемы можно подключать последовательно или параллельно. Сопротивление в последовательной цепи — это сумма сопротивлений.

Цепь или электрическая схема — это визуальное отображение электрической цепи. Электрические и электронные схемы могут быть сложными. Чертеж соединений всех компонентов в нагрузке схемы упрощает понимание того, как соединяются компоненты схемы. Чертежи электронных схем называются «принципиальными схемами».Чертежи электрических схем называют «электрическими схемами». Как и другие диаграммы, эти диаграммы обычно рисуются чертежниками, а затем распечатываются. Диаграммы также могут быть созданы в цифровом виде с использованием специализированного программного обеспечения.

Схема — это схема электрической цепи. Схемы — это графические изображения основных соединений в цепи, но они не являются реалистичным изображением цепи. На схемах используются символы для обозначения компонентов в цепи. Условные обозначения используются в схеме, чтобы обозначить путь электричества.Мы используем обычное соглашение: от положительной клеммы к отрицательной. Реальный путь перетока электроэнергии — от отрицательного полюса к положительному.

На принципиальных схемах используются специальные символы. Символы на чертежах показывают, как компоненты, такие как резисторы, конденсаторы, изоляторы, двигатели, розетки, фонари, переключатели и другие электрические и электронные компоненты, соединяются вместе. Диаграммы очень помогают, когда рабочие пытаются выяснить, почему схема работает некорректно.

Ток, протекающий в электрической или электронной цепи, может внезапно увеличиться при выходе из строя какого-либо компонента. Это может вызвать серьезные повреждения других компонентов цепи или создать опасность возгорания. Для защиты от этого в цепь можно подключить плавкий предохранитель или устройство, называемое «автоматический выключатель». Автоматический выключатель размыкает или «разрывает» цепь, когда ток в этой цепи становится слишком большим, или предохранитель «перегорает». Это дает защиту.

Прерывание от замыкания на землю (G.F.I.) устройства [изменить | изменить источник]

Стандартный вывод для электрических и электронных цепей — заземление. Когда электрическое или электронное устройство выходит из строя, оно может размыкать обратную цепь на землю. Пользователь устройства может стать частью его электрической цепи, обеспечив обратный путь для электронов через тело пользователя вместо заземления цепи. Когда наше тело становится частью электрической цепи, пользователь может быть серьезно шокирован или даже убит электрическим током.

Для предотвращения опасности поражения электрическим током и возможности поражения электрическим током устройства прерывания замыкания на землю обнаруживают обрыв цепи на землю в подключенных электрических или электронных устройствах. При обнаружении обрыва цепи на землю G.F.I. устройство немедленно открывает источник напряжения для устройства. G.F.I. устройства похожи на автоматические выключатели, но предназначены для защиты людей, а не компонентов цепи.

Короткие замыкания — это цепи, которые возвращаются к источнику питания неиспользованным или с той же мощностью, что и отключенная.Обычно они перегорают, но иногда этого не происходит. Выполнение этого с аккумулятором может вызвать электрический пожар.

Технология энергоэффективности — CIRCUTOR

IEC 60755 устанавливает типы защиты от утечки на землю, определяя их в соответствии с типом утечки, которую они измеряют и от которой защищают.

Утечка в основном зависит от типа заряда. Следовательно, если взять самый простой пример, чисто резистивный заряд (например, классическая лампа накаливания Эдисона), при условии, что он питается от источника, использующего переменный ток, будет течь на землю с идеально синусоидальным дифференциальным током.

Но типы нагрузок со времен Эдисона развивались экспоненциально. Особенно в отношении использования нагрузок для силовой электроники, получившего широкое распространение в последние годы. Защита от утечки на землю типа B — единственная защита, которая защищает людей и нагрузки от утечки переменного тока (AC), постоянного (DC) или смешанного тока (AC / DC).

Типы защиты от утечки на землю

Стандарты IEC 60755, IEC61008-1, IEC 62423 и IEC-60947-2-M устанавливают следующие типы защиты от утечки на землю:

Защищает от переменных синусоидальных токов, действующих как внезапно, так и плавно и постепенно.

Хотя это запрещено в некоторых странах Европейского Союза, в Испании его использование в основном распространяется на внутренний уровень, где преобладают основные нагрузки.

Этот относится к тем же случаям, что и тип AC, а также включает:

• Защита от постоянного пульсирующего тока
• Защита от постоянных пульсирующих токов, накладываемых на постоянный ток утечки на землю до 6 мА

Применяются с контролем угла наклона или без него, независимо от полярности, который может появляться как внезапно, так и плавно и постепенно.

Это самый распространенный тип защиты в промышленных условиях, а в некоторых частях Европы он также является обязательным для домашнего использования.

Это охватывает сценарии, включенные в тип A (помня, что тип AC уже упоминался), а также предоставляет:

• Защита композитных переменных токов утечки на землю (включая состав волн с частотой 1 кГц), возникающих как внезапно, так и плавно и постепенно, предназначенная для цепей с питанием между фазой и нейтралью или фазой и заземленным средним проводником.
• Защита от переменных токов утечки на землю, наложенных на сглаженный постоянный ток (смешанный ток).

Эти типы утечек на землю используются реже всего; они в основном используются в специальных однофазных приложениях.

Он имеет дело со сценариями для типа F (то есть типа AC + типа A), а также предоставляет:

• Защита от синусоидальных дифференциальных токов до 1000 Гц
• Защита от переменных токов утечки на землю, накладываемых на сглаженные постоянные токи до 0.В 4 раза выше номинальной чувствительности устройства защиты или до 10 мА (в зависимости от того, что больше)
• Защита для сглаженных длительных токов утечки на землю.
• Защита от чистых непрерывных токов утечки на землю, которые могут возникнуть в результате корректировки электрических цепей (например, 3- или 6-импульсные мостовые соединения), которые применяются с регулированием угла или без него, независимо от полярности, которые появляются как внезапно, так и плавно и постепенно.

Это наиболее полный вид защиты.Он гарантирует измерение и защиту от нагрузок переменного, пульсирующего или чистого постоянного тока.

Типовые нагрузки и приложения, в которых требуется использовать дифференциальную защиту типа B

Способ развития зарядов в 21 веке представляет собой реакцию, описанную в случаях, упомянутых в описании типов утечки, защищенных защитой от утечки на землю типа B. Наиболее типичные приложения и нагрузки следующие:

Промышленность: Приводы с регулируемой скоростью, используемые в бесчисленных различных процессах, таких как конвейерные ленты, кондиционирование воздуха, насосы, краны, лифты любого типа и т. Д.Короче говоря, любой процесс, который требует движения с переменной скоростью для выполнения своей функции. Какой мотор сейчас не имеет привода?

Офисы: ИБП для центров защиты данных

Зарядка электромобиля: точки зарядки электромобиля. Фотогальваника

Оборудование с силовой электроникой, инверторами, фильтрацией гармоник (активный фильтр) и др.

Когда мне следует защищать свои грузы с помощью защиты типа B? Правовая основа и требования к защите от утечки на землю ТИП B

В Испании электротехнический регламент по низковольтному оборудованию (REBT 2002) устанавливает в ITC-BT-24 (испанский) обязательство защищать установку от прямых и косвенных контактов для установок с схемами заземления типа TT (вся масса электрическое оборудование и нейтраль трансформатора на одной земле).

Однако, за исключением ITC-BT-52 (Официальный государственный бюллетень № 316) , который предназначен специально для точек подзарядки электромобилей и где установлено, что защита будет типа B или типа A с дополнительной защитой от постоянных токов. при значениях более 6 мА правила не устанавливают никаких рекомендаций или критериев для выбора типа утечки на землю на нашем предприятии.

Итак, как мне выбрать для других случаев?

Мы уже показали, что тип утечки на землю определяет тип нагрузки, от которой она защищает, в зависимости от ее реакции.Следовательно, имеет смысл иметь в виду, что каждая нагрузка будет использовать тип защиты от утечки на землю, основанный на типе утечки на землю, которую она может представить.

Стандарт IEC 60755 устанавливает общие требования к устройствам защитного отключения. Он устанавливает различные типы утечек по отношению к разным типам зарядов.

Никто лучше самого производителя не понимает, как реагируют нагрузки.

Следовательно, когда мы выбираем тип защиты от утечки на землю, мы должны обращаться к руководствам по нагрузкам, содержащим инструкции по обеспечению правильной защиты.В противном случае, в случае неисправности оборудования или, что еще хуже, в случае электрического происшествия из-за ошибки человека, несоблюдение инструкций производителя, ответственность за неправильное использование, очевидно, будет лежать на конечном пользователе.

Наиболее уважаемые производители приводов, ИБП, зарядных устройств для электромобилей, активных фильтров и т. Д. Указывают в разделе рекомендаций или предупреждений по установке правильную защиту нагрузки, а во избежание несвоевременных отключений устанавливаемая защита от утечки на землю должна быть ТИПА B .

Совместимость с ВДТ.
Если вы устанавливаете устройство защиты от утечки на землю (УЗО), преобразователь частоты будет работать без нежелательного отключения и обеспечит адекватную защиту при использовании устройства защиты от утечки на землю типа B

Вертикальная селективность

Мы видели, что для того, чтобы выбрать необходимый нам тип защиты от утечки на землю, мы должны смотреть на реакцию на нагрузку.Однако, когда мы последовательно устанавливаем устройства защиты от утечки на землю перед зарядом, какие критерии выбора мы должны использовать?

Это так называемая вертикальная избирательность. Правильный выбор характеристик устройств утечки на землю, включенных последовательно, от начала заряда, через набор зарядов (подрамников) и до защиты сетевых панелей, должен учитывать не только тип заряда. , но также мы должны учитывать другие аспекты, которые укажут на правильное согласование системы защиты.

Эти 3 условия всегда должны выполняться при вертикальной селективности:

• Амперметр : Чувствительность утечки на землю должна как минимум в 3 раза превышать чувствительность устройства утечки на землю, установленного ниже по потоку.
• Хронометрия : Время отклика устройства утечки на землю должно быть как минимум в два раза больше максимального времени устройства утечки на землю, установленного ниже по потоку.
• Тип : утечка на землю должна быть того же типа или выше, чем у устройства утечки на землю, установленного после

Таким образом, для вертикального согласования типов устройств защиты от утечки на землю может оказаться полезной следующая таблица:

Следовательно, всякий раз, когда мы защищаем нагрузку с помощью защиты типа B, вся защита, которая идет последовательно выше по потоку (подрамники, общая защита от утечки на землю), также должна быть типа B

CIRCUTOR Решения для защиты от утечки на землю типа B

Учитывая растущую потребность пользователей в защите этого типа заряда, CIRCUTOR предлагает широкий спектр решений по защите от утечки на землю типа B.

IDB-4 : 4-полюсный УЗО типа B для трехфазных и однофазных установок до 63 A. Чувствительность 30 или 300 мА (устройство прямого замыкания на землю), мгновенное время отключения.

WGB-35-TB : Реле утечки на землю с трансформатором (MRCD) для нагрузок до 125 А. Чувствительность 30 или 300 мА, мгновенное или выборочное время срабатывания.

RGU-10B : Реле утечки на землю, связанное с трансформаторами серии WGC-TB (MRCD), с внутренним диаметром до 180 мм, обеспечивающее защиту от зарядов до 800 А.Чувствительность от 100 мА, программируемое время срабатывания.

RGU-100B : реле утечки на землю, связанное с трансформаторами серии WGB (MRCD), с внутренним диаметром до 110 мм, обеспечивающее защиту нагрузок до 400 А. Чувствительность от 30 мА, мгновенное и программируемое время срабатывания .

CBS-400B : Реле утечки на землю, связанное с трансформаторами серии WGB (MRCD), с внутренним диаметром до 110 мм, обеспечивающее защиту нагрузок до 400 А.Чувствительность от 30 мА. С 4 каналами для защиты 4 полностью независимых цепей. Мгновенное и программируемое время поездки.

RECB : 4-полюсный УЗО типа B с автоматическим повторным включением для трехфазных и однофазных установок до 63 A. Чувствительность 30 или 300 мА (прямое дифференциальное устройство).Мгновенное время поездки.

Выводы

Мы видели, как определяются различные типы устройств утечки на землю (AC, A, F и B) в соответствии с международными рамочными правилами и в соответствии с типом утечки, от которой они защищают. Другими словами: тип устройства защиты от утечки на землю неразрывно связан с работой и технологией защищаемой нагрузки.

Следовательно, для правильного выбора типа устройства защиты от утечки на землю важно знать, какой у него отклик и как работает защищаемая нагрузка.