Контрольно-измерительные приборы. 
Теплогенерирующие установки

Контрольно-измерительные приборы и автоматика (КИПиА) предназначены для измерения, контроля и регулирования температуры, давления, уровня воды в барабане и обеспечения безопасной работы теплоэнергетического оборудования котельной.

Измерение температуры.

Для измерения температуры рабочего тела используются манометрические и ртутные термометры. В трубопровод вваривают гильзу из нержавеющей стали, конец которой должен доходить до центра трубопровода, заполняют ее маслом и опускают в нее термометр.

Манометрический термометр состоит из термобаллона, медной или стальной трубки и трубчатой пружины овального сечения, соединенной рычажной передачей с показывающей стрелкой. Вся система заполняется инертным газом (азотом) под давлением 1…1,2 МПа. При повышении температуры давление в системе увеличивается, и пружина через систему рычагов приводит в движение стрелку. Показывающие и самопишущие манометрические термометры прочнее стеклянных и допускают передачу показаний на расстояние до 60 м.

Действие термометров сопротивления — платиновых (ТСП) и медных (ТСМ) основано на использовании зависимости электрического сопротивления вещества от температуры.

Действие термоэлектрического термометра основано на использовании зависимости термоЭДС термопары от температуры. Термопара как чувствительный элемент термометра состоит из двух разнородных проводников (термоэлектродов), одни концы которых (рабочие) соединены друг с другом, а другие (свободные) подключены к измерительному прибору. При различной температуре рабочих и свободных концов в цепи термоэлектрического термометра возникает ЭДС.

Наибольшее распространение имеют термопары типов ТХА (хромель-алюмель), ТХК (хромель-копель). Термопары для высоких температур помещают в защитную (стальную или фарфоровую) трубку, нижняя часть которой защищена чехлом и крышкой. У термопар высокая чувствительность, малая инерционность, возможность установки самопишущих приборов на большом расстоянии. Присоединение термопары к прибору производится компенсационными проводами.

Измерение давления.

Для измерения давления используются барометры, манометры, вакуумметры, тягомеры и др., которые измеряют барометрическое или избыточное давление, а также разрежение в мм вод. ст., мм рт. ст., мм вод. ст., МПа, кгс/см², кгс/м² и др.

Для контроля работы топки котла (при сжигании газа и мазута) могут быть установлены следующие приборы:

• 1) манометры (жидкостные, мембранные, пружинные) — показывают давление топлива на горелке после рабочего крана;
• 2) манометры (U-образные, мембранные, дифференциальные) — показывают давление воздуха на горелке после регулирующей заслонки;
• 3) тягомеры (ТНЖ, мембранные) — показывают разрежение в топке.

Тягонапоромер жидкостный (ТНЖ) служит для измерения небольших давлений или разрежений. Для получения более точных показаний применяют тягомеры с наклонной трубкой, один конец которой опущен в сосуд большого сечения, а в качестве рабочей жидкости применяют спирт (плотностью 0,85 г/см³), подкрашенный фуксином. Баллончик соединяется штуцером «+» с атмосферой (барометрическое давление), и через штуцер заливается спирт. Стеклянная трубка штуцером «?» (разрежение) соединяется с резиновой трубкой и топкой котла. Один винт устанавливает «нуль» шкалы трубки, а другой — горизонтальный уровень на вертикальной стенке.

При измерении разрежения импульсную трубку присоединяют к штуцеру «?», а барометрического давления — к штуцеру «+».

Пружинный манометр дает показания давления в сосудах и трубопроводах и устанавливается на прямолинейном участке. Чувствительным элементом служит овально-изогнутая латунная трубка, один конец которой вмонтирован в штуцер, а свободный конец под действием давления рабочего тела выпрямляется (за счет разности внутренней и наружной площадей) и через систему тяги и зубчатого сектора передает усилие на стрелку, установленную на шестеренке. Этот механизм размещен в корпусе со шкалой, закрыт стеклом и опломбирован. Шкала выбирается из условия, чтобы при рабочем давлении стрелка находилась в средней трети шкалы. На шкале должна быть установлена красная линия, показывающая допустимое давление (рис. 12).

1 — пустотелая трубка; 2 — зубчатый сектор; 3 — тяга; 4 — стрелка; 5 — трехходовое устройство; 6 — сифонная трубка.

В электроконтактных манометрах ЭКМ на шкале установлены два задаточных неподвижных контакта, а подвижный контакт — на рабочей стрелке. При соприкосновении стрелки с неподвижным контактом электрический сигнал от них поступает на щит управления и включается сигнализация.

Перед каждым манометром должен быть установлен трехходовой кран для продувки, проверки и отключения его, а также сифонная трубка (гидрозатвор, заполненный водой или конденсатом) диаметром не менее 10 мм для предохранения внутреннего механизма манометра от воздействия высоких температур. При установке манометра на высоте до 2 м от уровня площадки наблюдения диаметр его корпуса должен быть не менее 100 мм; от 2 до 3 м — не менее 150 мм; 3…5 м — не менее 250 мм; на высоте более 5 м — устанавливается сниженный манометр.

Манометр должен быть установлен вертикально или с наклоном вперед на угол до 30° так, чтобы его показания были видны с уровня площадки наблюдения, а класс точности манометров должен быть не ниже 2,5 — при давлении до 2,5 МПа и не ниже 1,5 — от 2,5 до 14 МПа. Манометры не допускаются к применению, если отсутствует пломба (клеймо) или истек срок проверки, стрелка не возвращается к нулевому показанию шкалы (при отключении манометра), разбито стекло или имеются другие повреждения. Пломба или клеймо устанавливаются на год при проверке в центре метрологии и стандартизации.

Проверка манометра должна производиться оператором при каждой приемке смены, а администрацией — не реже одного раза в 6 месяцев с использованием контрольного манометра.

Проверка манометра производится в следующей последовательности (рис. 13):

• 1) заметить визуально положение стрелки (положение I);
• 2) ручкой трехходового крана соединить манометр с атмосферой — стрелка при этом должна стать на нуль (положение II);
• 3) медленно повернуть ручку в прежнее положение — стрелка должна стать на прежнее (до проверки) положение;
• 4) повернуть ручку крана по часовой стрелке и поставить ее в положение, при котором сифонная трубка будет соединена с атмосферой — для продувки (положение III);
• 5) повернуть ручку крана в обратную сторону и установить ее на несколько минут в нейтральное положение, при котором манометр будет разобщен от атмосферы и от котла — для накопления воды в нижней части сифонной трубки (положение IV);
• 6) медленно повернуть ручку крана в том же направлении и поставить ее в исходное рабочее положение — стрелка должна стать на прежнее место.

Для проверки точности показаний манометра к контрольному фланцу манометра скобой присоединяют контрольный (образцовый) манометр, а ручку крана ставят в положение, при котором оба манометра соединены с пространством, находящимся под давлением (положение V). Исправный манометр должен давать одинаковые показания с контрольным манометром, после чего результаты заносят в журнал контрольных проверок.

Манометры должны устанавливаться на оборудовании котельной:

• 1) в паровом котельном агрегате: на барабане котла, а при наличии пароперегревателя — за ним, до главной задвижки; на питательной линии перед вентилем, регулирующим питание водой; на экономайзере — входе и выходе воды до запорного органа и предохранительного клапана; на водопроводной сети — при ее использовании;
• 2) в водогрейном котельном агрегате: на входе и выходе воды до запорного вентиля или задвижки; на всасывающей и нагнетательной линиях циркуляционных насосов, с расположением на одном уровне по высоте; на линиях подпитки теплосети.

На паровых котлах паропроизводительностью более 10 т/ч и водогрейных с теплопроизводительностью более 6 МВт обязательна установка регистрирующего манометра.