СОДЕРЖАНИЕ
 

 Введение…………………………………………………………………….....3

1.     Описание технической системы………………………………………….4

1.1.         Описание котельной установки…………………….……………...4

1.2.         Инструкция по эксплуатации…………...………………………….8

2.     Дефектная ведомость……………………………………………………..12

2.1.         Действие высоких температур на металл котла……..…………..12

2.2.         Возможные дефекты паровых котлов…………………………….14

2.3.         Выявление дефектов. ……………………………………………...17

2.4.         Обслуживание котла……………………………………………….20

3.     Разработка функциональной модели….…………………………………22

3.1.         Описание функциональной модели……………..………………...22

3.2.         Функциональная модель…………………………………………...24

4.     Разработка информационной модели …………………...………………26

4.1.         Описание информационной модели...…………………………….26

4.2.         Информационная модель…………………………………………..28

 Заключение…………………………………………………………………....30

 Информационные источники………………………………………………..31
Введение
1.   ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
1.1.       ОПИСАНИЕ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Паровой котел типа ДЕ-25-14 ГМ (рис. 1) принадлежит локомотивному депо Горьковской железной дороги. В настоящее время котел установлен в узловой котельной дирекции по тепловодоснабжению на станции «Кондукторская» [1].


Рис. 1. Паровой котел типа ДЕ-25-14 ГМ

Котельная установка (котельная) — сооружение, в котором осуществляется нагрев рабочей жидкости (теплоносителя) (как правило воды) для системы отопления или пароснабжения, расположенное в одном техническом помещении [7]. Котельные соединяются с потребителями при помощи теплотрассы и/или паропроводов. Основным устройством котельной является паровой, жаротрубный и/или водогрейный котлы. Котельные установки классифицируют по следующим признакам:

1)     по назначению – энергетические и производственно-ототпительные;

2)     по параметрам теплоносителя, определяющим требования к котельным установкам, - с избыточным давлением до 70 кПа или с температурой нагрева волы до 115°С и с параметрами более высокими;

3)     по материалу конструкции – чугунные и стальные;

4)     по характеру движения пароводяного потока – с естественной или принудительной циркуляцией и прямоточные;

5)     по устройству топки и условиям сжигания топлива – слоевые (для твердого кускового топлива), камерные (для газообразного, жидкого или пылевого), внутренние, внешние, выносные топки, топки с разрежением и наддувом;

6)     по перемещению газов и воды – газотрубные  (газы проходят внутри труб, а нагревается вода в межтрубном пространстве), водотрубные (нагреваемая вода проходит по трубам, а продукты сгорания в межтрубном пространстве), водотрубно-газотрубные;

7)     по транспортабельности – стационарные и передвижные;

Паровой котел представляет собой трубчатую поверхность нагрева, присоединенную к барабану. Внутри труб циркулирует вода. Снаружи трубы омываются горячими продуктами сгорания, поступающими из камерной топки. Стены топки закрыты экранными поверхностями из кипятильных труб, внутри которых движется пароводяная смесь. Экраны защищают стены топки от действия высоких температур, позволяют выдерживать внутри топки требуемую температуру и являются интенсивной парообразующей поверхностью, воспринимающей теплоту излучения. Пароводяная смесь, образующаяся в кипятильном пучке и экранах, поступает в барабан, где разделяется на пар и воду. Пар затем идет в пароперегреватель или к потребителю, а вода возвращается в испарительный трубный пучок (рис. 2).




Рис. 2. Паровой котел в разрезе
За пароперегревателем по пути движения продуктов сгорания стоит водяной экономайзер, в котором подогревают деаэрированную питательную воду. За экономайзером размещают воздухоподогреватель, а за воздухоподогревателем целесообразно установить контактный экономайзер, где продукты сгорания окончательно охлаждаются, а водяные пары в них конденсируются, отдавая скрытую теплоту конденсации на нагрев поступающей воды. Далее по ходу продуктов сгорания устанавливают дымосос, который отсасывает газы из котлоагрегата и выбрасывает их через дымовую трубу в атмосферу. В таблице 1 приведены основные данные паровых котлов [2]:
Таблица 1. Характеристика промышленных паровых котлов:

Паровой котел представляет собой системы поверхностей нагрева для производ­ства пара из непрерывно поступающей в него воды путем использования теплоты, выделяю­щейся при сжигании топлива, которое подает­ся в топку вместе с необходимым для горения воздухом. Поступающую в паровой котел воду называют питательной водой. Питательная вода подогревается до температуры насы­щения, испаряется, а выделившийся из кипя­щей (котловой) воды насыщенный пар пере­гревается (рис. 3) [3].


Рис.3 Схема образования пара в паровых котлах с естественной циркуляцией. 

1 – питательный насос; 2 – экономайзер; 3 – барабан; 4 – опускные трубы; 5 – коллектор; 6 – парообразующие трубы; 7 – пароперегреватель.
Получение перегретого пара характеризуется последовательным протеканием следующих процессов: подогрева питательной воды до температуры насыщения, парообразования и перегрева насыщенного пара до заданной температуры. Эти процессы имеют четкие границы протекания и осуществляются в трех группах поверхностей нагрева. Подогрев воды до температуры насыщения происходит в экономайзере, образование пара – в парообразующей (испарительной) поверхности нагрева, перегрев пара – в пароперегревателе.
1.2.       ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ

Подготовка котла к растопке

1.     Перед растопкой котла необходимо произвести осмотр котла и вспомогательного оборудо­вания.

2.     Проверить исправность топки и газоходов.

3.     Проверить исправность арматуры котла, водяного экономайзера и фланцев.

4.     Проверить исправность состояния трубопроводов, присоединенных к котлу, отсутствие за­глушек, отсоединяющих котел от паропроводов, питательных и спускных линий, предохра­нительных клапанов, газопроводов.

5.     Опробовать приводы к воздушным заслонкам перед горелками и газовым шибером, на газо­ходе за котлом, убедиться в наличии естественной тяги по тягонапорометру.

6.     Проверить правильность положения и отсутствие заеданий обдувочного устройства. По­следняя должна легко и свободно наворачиваться за маховик.

7.     Проверить исправность взрывных клапанов топки и газоходов.

8.     Проверить исправность питательных насосов, их привода и наличие необходимого давления в питательной линии.

9.     Произвести внешний осмотр газопровода и газового оборудования котла.

10.           Проверить состояние контрольно-измерительных приборов, импульсных шлангов и их крепления.

11.           Произвести заполнение котла и экономайзера водой.

12.           Проверить дымосос, затем дутьевой вентилятор

13.           Отрегулировать разрежение в топке котла, которое должно составлять 2,0-3,0 мм водяного столба, проверить давление газа в коллекторе, которое должно быть 0,35-0,4 кгс/см2.
Растопка котла
1.       Перед розжигом необходимо проверить, что вся запорная арматура на газопроводе котла и общем газопроводе котельной находится в исходном состоянии.

2.       При длительной остановке котла (более 2 часов) перед розжигом необходимо продуть газопровод котельной.

3.       Взять пробу газа через запальник в мыльную эмульсию. Пробу сжечь вне помещения котель­ной, если газ сгорает спокойно без «хлопков», то можно приступать к розжигу котла. Если есть «хлопки», нужно еще раз продуть газовый коллектор и еще раз взять пробу газа на «хло­пок».

4.       Нажать кнопку «Пуск» (черного цвета) на щите приборов контроля пламени, при этом начи­нается отсчет времени вентиляции котла (время вентиляции 10-15 минут).

5.       По окончании вентиляции установить минимальное значение давления воздуха 20 мм вод.ст. (0,2 кПа) и разрежение в пределах 2-3 мм вод.ст. (30-20 Па). После чего можно разжигать эл.запальник.

6.       Убедиться, что эл.запальник горит и, плавно открывая рабочую задвижку, произ­вести розжиг горелки.

7.       В период работы горелок с минимальной производительностью нужно внимательно сле­дить за устойчивостью горения. Разрежение в топке держать 1-3 мм вод.ст.

8.       Во время растопки следить за температурой воды в экономайзере, не допуская в нем па­рообразование.

9.       Перед включением котла в работу проверить исправное состояние обмуровки, сопряжения ее с барабанами котла и боковых стен обмуровки с потолком.
Включение котла в работу
1.     Запрещается пуск в работу котлов с неисправной арматурой, питательными приборами, ав­томатикой безопасности и средствами противоаварийной защиты и сигнализации.

2.     Для повышения производительности горелки постепенно повышать давление газа перед го­релкой, каждый раз корректируя подачу воздуха и тягу (последовательность: газ - воздух - тяга).

3.     Для снижения производительности действовать в обратной последовательности: воздух - газ - тяга.

4.     Если при включении котла в работу будут наблюдаться гидравлические удары или вибрация паропровода, необходимо немедленно закрыть вентиль у коллектора и увеличить продувку па­ропровода.

5.     Включить регулятор уровня.

6.     По мере повышения нагрузки котла продувку паропровода уменьшать, а при достижении, примерно, половины нормальной нагрузки прекратить.

Работа котла
1.     Становясь на вахту, персонал котельной обязан принять от предыдущей смены котлоагрегат с арматурой и вспомогательное оборудование, лично осмотрев и проверив его исправность и работу.

2.     Уровень воды в барабане следует держать по возможности посередине водоуказательного стекла. Питание котла следует производить равномерно. Уровень воды в стекле должен слегка колебаться.

3.     Во время работы котла необходимо поддерживать заданное рабочее давление пара.

4.     Необходимо следить за температурой воды на выходе из экономайзера, особенно при слу­чайных перерывах питания, не допуская ее до превышения максимальной (170° С).

5.     При работе на мазуте раз в смену производить обдувку поверхностей нагрева котла паром. Обдувка производится при минимальной нагрузке и максимальном давлении в котле.

6.     Проверять плотность отключения и надежность дренажа паропроводов обдувки. Следует иметь ввиду, что пропуск пара в газоходы может вызвать коррозию и сильное загрязнение по­верхностей нагрева.

7.     Систематически следить за плотностью обмуровки. Замеченные неплотности и трещины замазывать.
Остановка котла
1.     Производительность горелки уменьшают до минимального.

2.     Закрыть воздушные заслонки на горелки, остановить дутьевой вентилятор, проверить сраба­тывание автоматики «газ-воздух».

3.     Открыть кран продувки газового коллектора котла, проверить срабатывание ПКН.

4.     Уменьшить тягу в топке, оставить в работе дымосос для вентиляции топки и газоходов в течении 10-15 минут.

5.     Остановить дымосос, закрыть направляющие аппараты дымососа и дутьевого вентилятора и, убедившись, что котел перестает давать пар, отключить его от магистрали, закрыв парозапорную задвижку на котле и парозапорный вентиль у паровой магистрали.

6.     Продуть водоуказательные стекла.

7.     Отключив котел от главной паровой магистрали и от магистрали собственных нужд, необ­ходимо подпитать котел до высшего уровня по стеклу. Прекратить подачу воды. В дальнейшем, но мере падения уровня, периодически подпитывать котел.
Аварийная остановка котла
Котел должен быть немедленно остановлен и отключен автоматикой безопасности или пер­соналом в случаях:

-         обнаружения неисправности предохранительного клапана

-         если давление в барабане котла поднялось выше разрешенного 13 кгс/см2 и продолжает рас­ти

-         снижения уровня воды ниже низшего допустимого уровня

-         повышения уровня воды выше высшего допустимого уровня

-         недопустимо отклонилось давление газа от заданных пределов: миним. – 100 мм.вод.ст., макс. – 2000 мм.вод.ст.

-         погасло пламя на горелке

-         неисправности КИП, автоматики безопасности или аварийной сигнализации, включая исчезновение напряжения на этих устройствах

-         возникновения в котельной или газоходах пожара, угрожающего обслуживающему персоналу или котлу

-         обнаружения загазованности котельной, прекращения подачи газа

-         появления неплотностей в обмуровке, в местах установки предохранительно-взрывных клапанов и газоходах

-         прекращения подачи электроэнергии или исчезновения напряжения на устройствах дистанционного и автоматического управления и средствах измерения [4]
2.       ДЕФЕКТНАЯ ВЕДОМОСТЬ
2.1.       ДЕЙСТВИЕ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР НА МЕТАЛЛ КОТЛА
В паровых котлах, работающих при высоком давлении, металл ответственных узлов (трубы поверхностей нагрева, барабан, коллекторы, паропроводы) находится в тяжелых условиях, так как в стационарных режимах он подвергается воздействию напряжений от внутреннего давления и собственной массы при высокой температуре. В переменных режимах (пусках, остановах) металл находится под дополнительным воздействием переменной температуры и давления. Кроме того, на металл ответственных узлов котла действуют высокая температура и коррозионно-активные в химическом отношение среды: топочные газы, насыщенный и пере­гретый пар, пароводяная смесь и питательная вода. Под воздействием этих сред возникает коррозия металла.

Многие элементы котла, особенно детали водяной и паровой арматуры и труб поверх­ностей нагрева, работают в условиях эрозион­ного и абразивного износа. Эрозионным на­зывают износ под влиянием воздействия струи жидкости, газа или пара, абразивным — механический износ под действием твердых частиц — абразивов (например, золовой износ труб поверхностей нагрева).

Особенно в тяжелых условиях работают находящиеся в газоходах неохлаждаемые эле­менты, предназначенные для подвески и креп­ления поверхностей нагрева. Эти элементы несут большую весовую нагрузку и подвер­жены воздействию агрессивных газов при вы­сокой температуре (до 800°С).

Каркас котла также несет большую весо­вую нагрузку, но работает он при темпера­туре окружающего атмосферного воздуха. Только в подвесных конструкциях паровых котлов отдельные так называемые «горячие» подвески каркаса, кроме того, подвержены высокой температуре, определяемой темпера­турой протекающей через них рабочей среды.

Специфическую опасность для надежной работы  ответственных  элементов  парового котла представляет длительное  воздействие напряжений от внутреннего давления и высо­кой температуры перегретого пара, если она превышает 450°С. Под совместным влиянием температуры выше 450°С  и напряжений  в стали развива­ется  опасное   явление ползучести (крипа). Ползучесть представляет собой медленное и непрерывное накопление пластической дефор­мации, т. е. постепенное увеличение размеров детали. Опасной особенностью процесса ползучести является то, что по достижении определенных пределов остаточной пластической деформации металл разрушается. Поэтому размеры деталей, работающих в условиях развития ползучести, непрерывно контролируют.

При повышенных температурах получают развитие также диффузионные  процессы, под влиянием которых могут существенно изменяться структура, а следовательно, и свойства металла. В этих условиях металл разупрочняется в результате охрупчивания и графитизации. Разупрочнение может привести к аварийной потере прочности.

Работа сталей в условиях воздействия топочных газов и перегретого пара при повышенных и высоких температурах сопровождается также активизацией процессов электрохимической коррозии и как следствие усилением окисления и окалинообразования на поверхностях, соприкасающихся с активными средами. От воздействия топочных газов особенно страдают внешние поверхности труб пароперегревателей, от воздействия перегретого пара – внутренние поверхности этих
труб, коллекторов перегретого пара и магистральных паропроводов. Окалинообразование может быть настолько значительным, что толщина стенки трубы уменьшается до опасных пределов, влекущих за собой преждевременную ползучесть  и даже  разрушение труб. Образование окалины усугубляется ин­тенсивными тепловыми нагрузками, высо­кими напряжениями, возникающими от внут­реннего давления.

В итоге современные паровые котлы боль­шой мощности требуют не только улучшения технологии производства, но и получения по результатам контроля широкой информации о работе металла в сложных условиях эксплуатации: его ползучести, структуре, соста­ве, механических свойствах и возникающих напряжениях.

Условия работы металла при высоких тем­пературах и давлениях позволяют сформули­ровать следующие основные требования к стали для обеспечения длительной надеж­ной работы котельной установки: высокий предел ползучести; высокий предел дли­тельной прочности; высокая стойкость про­тив окалинообразования; стабильность струк­туры, гарантирующая отсутствие опасного изменения свойств в процессе длительной работы; хорошая свариваемость; отсутст­вие металлургических и механических де­фектов поверхности, ослабляющих сечение элементов и являющихся концентраторами напряжений [3].
2.2.       ВОЗМОЖНЫЕ  ДЕФЕКТЫ ПАРОВЫХ КОТЛОВ 
После монтажа котла было проведено первичное техническое освидетельствование наружным, внутренним осмотрами и гидравлическим испытанием – давлением (13±3,25) кгс/см² на выявление разрыва, течи, слезок, потения по сварным швам и на цельном металле барабанов, коллекторов и труб, а также в их вальцовочных соединениях [1]. 

Основными дефектами паровых котлов являются коррозионный износ поверхностей нагрева и образование трещин в барабанах [5].

Коррозией называют разрушение металла под действием окружающей среды. Металлические поверхности нагрева паровых котлов подвергаются коррозии как под действием продуктов сгорания, так и под действием нагреваемой среды. Коррозия со стороны продуктов сгорания называется наружной, а со стороны нагреваемой среды – внутренней (рис. 1).      




                                                                                                                                                                       

Рис. 1. Виды коррозии поверхностей нагрева
Наружная коррозия может быть низкотемпературной и высокотемпературной. Низкотемпературная коррозия бывает кислородная и сернокислотная. Кислородная коррозия может происходить при сжигании любого топлива, а сернокислотная – только при сжигании топлив, содержащих серу. Высокотемпературная коррозия может происходить лишь при сжигании мазутов, в золе которых содержится ванадий.  Кислородной коррозии подвержены поверхности нагрева, температура стенки которых может оказаться равной температуре точки росы. При поступлении слишком холодной воды в водяной экономайзер или холодного воздуха воздухоподогреватель на их поверхности происходит конденсация водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. В результате оседания влаги на поверхностях нагрева растворенный в ней кислород вступает во взаимодействие с металлом, разъедая его. Низкотемпературная сернокислотная коррозия обусловлена наличием в продуктах сгорания сернистого ангидрида, получающегося при горении серы, содержащейся в мазуте.

Напряжениям, действующим в барабанах котлов, уделяется большое внимание в связи с трещинами, которые возникают в различных элементах барабанов. Причины образования трещин имеют комплексный характер и связаны с технологией изготовления исходного стального листа и барабана из него, конструкцией барабана и уровнем расчетных и фактических напряжений, режимно-эксплуатационными факторами. Наиболее характерными местами повреждений барабанов паровых котлов являются:

1)                                                                                                                                                                                                                                                                                                     Трещины усталостно-коррозионного происхождения на поверхности отверстий и примыкающих к ним участках поверхности обечаек. Обечайка — открытый цилиндрический или конический элемент конструкции, используемый в изготовлении сварных сосудов. Металлические обечайки для котлов производятся методом вальцовки при малых толщинах листов или гибкой и раскаткой при толщине листа более 40 мм;

2)                                                                                                                                                                                                                                                                                                     Трещины на внутренней поверхности штуцеров;

3)                                                                                                                                                                                                                                                                                                     Трещины на днищах барабана;

4)                                                                                                                                                                                                                                                                                                     Трещины и другие дефекты технологического происхождения в основных сварных соединениях барабанов, зонах приварки внутрибарабанных устройств, швах приварки штуцеров и защитных рубашек;

5)                                                                                                                                                                                                                                                                                                     Трещины на внутренней поверхности обечаек различной ориентации.
В рассматриваемом паровом котле типа ДЕ-25-14 ГМ с момента ввода в эксплуатацию и до настоящего времени были выявлены и устранены следующие дефекты [6]:

1)                                                                                                                                                                                                                                                                             При внешнем осмотре барабанов и труб со стороны воды было установлено, что колокольцы труб верхнего барабана подвержены интенсивной коррозии. Все элементы нагрева со стороны воды имеют ярко красный цвет, что свидетельствует о том, что котловая вода имеет пониженную щелочность и, следовательно, повышенную кислотность. Это является главной причиной коррозии, в результате которой колокольцы труб и соответственно сами трубы имеют утонение. Для устранения данного дефекта было предложено поднять содержание щелочности котловой воды и держать ее на заданном уровне, главный манометр заменить на исправный.

2)                                                                                                                                                                                                                                                                             При внешнем осмотре барабанов и труб было установлено, что дальнейшая эксплуатация труб не возможна. Были проведены ремонтные работы по замене 110 труб экранного пучка с применением сварки.

3)                                                                                                                                                                                                                                                                             При внешнем осмотре барабанов были обнаружены отложения накипи до 1 мм. Было предложено удалить обнаруженные отложения накипи механическим способом.
2.3.       ВЫЯВЛЕНИЕ ДЕФЕКТОВ
В зависимости от поставленных задач испытания паро­вых котлов могут быть разделены на две группы [5]:

- промышленно-эксплуатационные, проводимые с целью определения энергетических характеристик, выявле­ния эксплуатационных особенностей и недостатков котлов,

- исследовательские, имеющие целью отработку или проверку новых конструкций, элементов, закономерностей.

Исследовательские испытания из-за многообразия не типизированы. Промышленные испытания проводятся по трем катего­риям сложности и в зависимости от целей отличаются в ос­новном объемом и точностью измерений.

К I категории относятся приемосдаточные (гарантийно-сдаточные) испытания, имеющие целью проверку гарантий завода-изготовителя котла по основным показателям: паропроизводительность, КПД, параметры и качество пара, характеристики вспомогательного оборудования. При этом определяются все потери теплоты, воздушный баланс топ­ки, тепловосприятие поверхностей и др. Эти испытания проводятся в начальный период работы котла после мон­тажа.

Ко II категории относятся эксплуатационные (балансо­вые) испытания с целью установления нормативных харак­теристик и режимных карт после освоения новых котлов, реконструкции, перевода на другое топливо. При этом опре­деляются оптимальные условия работы топки, максималь­ная и минимальная нагрузки котла, фактическая экономич­ность и отдельные тепловые потери, аэродинамические характеристики и характеристики вспомогательного обору­дования.

К III категории относятся режимно-наладочные и дово­дочные испытания с целью наладки режима работы котла, определения оптимальных значений его отдельных показа­телей: коэффициента избытка воздуха, тонкости пыли, рас­пределения воздуха по горелкам, нахождения максимальной нагрузки при разном составе работающего вспомогательного оборудования и др. Кроме того, определяются допусти­мые по условиям надежности пределы изменений режима работы элементов котла, их влияние на показатели и, нако­нец, устраняются обнаруженные дефекты и отклонения.

Объем испытаний по категориям сложности определя­ется в каждом конкретном случае в зависимости от стоящих задач, примерные программы испытаний изложены ниже.
Режимно-наладочные испытания (III категория)

1.   Предварительные измерения (12 – 15 опы­тов): в них проводится определение частоты вращения пи­тателей топлива (пыли), тарировка мазутных форсунок; тарировка сечений газоходов, пылевоздуховодов, воздухо­проводов; измерение скоростей воздуха в горелках и возду­ховодах; определение присосов воздуха по котлу (включая золоулавливающую установку) и пылесистеме.

2.   Наладочные опыты: определение оптимального положения факела (4 опыта); определение оптимального коэффициента избытка воздуха (при трех-четырех нагруз­ках котла) (12 – 16 опытов), определение оптимальной тон­кости пыли (6 – 8 опытов); определение оптимального со­четания работающих горелок при минимальной нагрузке (4 – 6 опытов).

3.   Основные опыты: определение КПД и тепловых потерь на номинальной и трех пониженных нагрузках (4 опыта); определение максимальной нагрузки (3 – 4  опыта); определение минимальной нагрузки (2 – 3  опыта).
Эксплуатационные балансовые испытания (II категория)
1.   Предварительные измерения и наладочные опыты (по программе режимно-наладочных испыта­ний).

2.    Определение наибольшей бесшлаковочной нагрузки (в течение суточного испытания (2 – 3  опыта).

3.   Определение минимальной длительной нагрузки пыле-угольного котла без изменений состава вспомогательного оборудования и без подсветки факела мазутом (нижнего ре­гулировочного диапазона) (2 – 3  опыта); для котлов с жид­ким шлакоудалением, кроме того, из условия обеспечения надежного выхода жидкого шлака.

4.   То же с изменением состава оборудования и подсвет­кой факела (технического минимума) и допустимой дли­тельности поддержания этой нагрузки (2 – 3  опыта).

5.   Выявление экономичности при номинальной, минимальной и двух-трех промежуточных нагрузках (5 – 6 опытов).
Для выявления дефектов парового котла проводится техническое освидетельствование наружным, внутренним осмотрами и гидравлическим испытанием – давлением (13±3,25) кгс/см². Данное испытание проводится для выявления признаков разрыва, течи, слезок, потения по сварным швам и на цельном металле барабанов, коллекторов и труб, а также в их вальцовочных соединениях.

Коррозионные повреждения поверхностей нагрева оцениваются контрольными осмотрами до и после каждой кампании эксплуатации. При этом ведется непрерывное наблюдение за газовым сопротивлением отдельных элементов парового котла. При осмотрах отбираются пробы отложений для определения количества и состава и прежде всего содержания железа. Скорость коррозии при испытаниях определяется с помощью зондов по убыли массы экспериментальных образцов, помещаемых в соответствующие зоны топки или конвективной шахты. Перед взвешиванием образцов зонда прокорродировавшая их поверхность обмывается дистиллированной водой.

Для выявления трещин в металлических конструкциях котла кроме периодических его осмотров необходима проверка условий его эксплуатации, и в частности уровня действующих в нем напряжений при имевших место наиболее неблагоприятных режимах работы котла. При этом следует учитывать напряжения от внутреннего давления и температурные напряжения с коэффициентами концентрации напряжений на кромках отверстий.
2.4.       ОБСЛУЖИВАНИЕ КОТЛА

Эксплуатация котла неизбежно связана с проблемой промывки котла[8]. Промывка котла – комплекс мероприятий, имеющих целью удалить с внутренней поверхности котла отложения, загрязнения и накипь, которые образуются на стенках котла в процессе эксплуатации. Промывка котла необходима, так как накопление отложений на внутренней поверхности котла приводит к значительному падению рабочей эффективности котла и всей системы связанной с водным/паровым циклом котла. Что в свою очередь провоцирует уменьшение или нестабильность теплообмена системы, вызывает сбои оборудования или повреждает трубы, а также значительно увеличивает расход топлива. Таким образом, для того, чтобы обеспечивать эффективный теплообмен, внутренние поверхности котлов, непосредственно контактирующие с водой и паром должны содержаться в чистоте и быть свободными от отложений.

Отложения вызывают следующие основные проблемы:

- Увеличение температуры стенок труб;

- Уменьшение теплоотдачи, влекущее за собой увеличение  

  стоимости энергии и потерю надёжности.

Увеличение температуры стенок труб происходит в результате низкой термической удельной проводимости отложений по сравнению с металлом.

Уменьшение теплоотдачи может привести к тому, что расчётная температура стенок трубы будет превышена, в конечном итоге это может привести к выходу трубы из строя в результате разрушения при ползучести. Эффективность теплопередачи определяется как отношение производительности котла к расходу топлива, как только отложения начинают уменьшать теплоотдачу, потребуется больше топлива для производства расчётной температуры, т. о. происходит общая потеря эффективности и потери энергии. В конечном счёте, удаление отложений из котла становиться насущной необходимостью для предотвращения его повреждений. Одним из путей удаления отложений является химическая промывка котла. Химическая промывка котла это многоступенчатый процесс, направленный на удаление всех существующих видов отложений с  внутренней поверхности котлов, в результате гидротехническая система должна остаться чистой и дезактивированной.

Необходимость проведения химической промывки выявляется при проведении плановых проверок рабочих частей котла. Проверка должна выявить проблемные зоны котла, которые наиболее всего поражены коррозией или содержат наибольшее количество отложений. Другие факторы, воздействующие на решение о проведении проверок:

- потеря общей эффективности;
- наличие участков перегрева – например, засвидетельствованных   

  инфракрасными исследованиями;

- разрушение труб при штатной эксплуатации.
Очистка котлов обычно состоит из комбинации следующих стадий:
1.    Механическая очистка

2.    Промывка водой

3.    Обработка щелочами

4.    Очистка органическими растворителями

5.    Нейтрализация и пассивация
Химическая очистка обычно включает одну или более стадий из ниже перечисленных:
1.     Горячее щелочное обезжиривание

2.     Удаление меди

3.     Промывка реагентами на основе кислоты с последующей нейтрализацией и пассивацией

         Также ключевым моментом является обследование котла после химической промывки для определения успешности выполнения процедуры.

         Таким образом для эффективной работы оборудования, контроля образования коррозии, надёжности и предотвращения аварий необходимо производить промывку котлов периодически. Очистка достигается при выполнении комбинации из нескольких стадий. В некоторых случаях необходимо использование всех стадий промывки, степень загрязненности котла может очень сильно варьироваться от одного к другому. Точное определение процедур, которые следуют использовать, зависит от плотности отложений и результата их анализа, вздутий или поломок труб, анализа водоподготовки, обследование и история очищаемого оборудования.
3.       РАЗАРБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ МОДЕЛИ
3.1. ОПИСАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ МОДЕЛИ
Функциональная модель разработана для обеспечения исправной работы котельного оборудования узловой котельной дирекции по тепловодоснабжению.

На диаграмме А-0 показаны основные функции, с помощью которых осуществляется мониторинг котельного оборудования. На данной диаграмме показаны 3 функциональных блока:

1.    
Проводить освидетельствование и обслуживание котельного оборудования (А1);

2.    
Ремонтировать котельное оборудование (А2);

3.    
Вносить изменения в ремонтный журнал (А3).

История системы, т. е. информация о предыдущих состояниях котельного оборудования,  служит управляющим параметром для принятия решения о Проведении освидетельствования и обслуживания котельного оборудования (А1). Освидетельствование и обслуживание включает проведение осмотра (А11), проведение испытаний(А12) и проведение обслуживания (А13) Котельного оборудования, которое является входом блока (А1). Данные работы проводятся согласно Графику проверок и НТД  идущие на управление блока (А1). Осмотры , испытания  и обслуживание выполняет Персонал котельной с помощью Собственных инструментов, которые являются механизмами блоков (А11), (А12) и (А13). Осмотры проводятся двумя способами: наружный осмотр (Проводить наружный осмотр (А111)) и внутренний осмотр (Проводить внутренний осмотр(А112)). На основании Информации после наружного и внутреннего осмотров делаются выводы о состоянии котла (Составлять заключение о ТС котла(А113)). Результатом проведения осмотра (А11), испытаний (А12) и обслуживания (А13) Котельного оборудования является Проверенный котел, т.е это Котел после осмотра, Котел после испытаний и Котел после ТО. После проведения освидетельствования и обслуживания котельного оборудования посылается Информация о ТС котла, на основании которой проводится ремонт котельного оборудования и  вносятся изменения в ремонтный журнал. Поэтому Информация о ТС котла идет на управление блока Ремонтировать котельное оборудование (А2) и на вход блока Вносить изменения в ремонтный журнал (А3). Проверенный котел  может быть либо Исправным, либо С дефектами. Котел с дефектами идет на вход блока (А2). Ремонт котельного оборудования проводится Персоналом котельной с помощью Собственных инструментов, которые являются механизмами блока (А2). Для проведения ремонтных работ заказывают необходимые Материалы и запчасти. Для этого отправляют Заявку на материалы и запчасти. Ремонтные работы проводятся на основании НТД, идущей на управление блока (А2). Результатом Ремонта котельного оборудования (А2) является Отремонтированный котел. После ремонта котельного оборудования посылается Информация о проведенном ремонте для внесения изменений в ремонтный журнал. Информация о проведенном ремонте идет на вход блока (А3). На вход блока (А3) такжеидет Ремонтный журнал, в который записывается информация о всех работах, проводимых с котельным оборудованием. Вносит изменения в журнал Персонал котельной. На выход из блока (А3) идетЗапись в ремонтном журнале. Все изменения в журнале вносятся согласно Правилам оформления журнала.
3.2. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ
Диаграмма А0



Цель:                     Обеспечить исправность котельного оборудования

Точка Зрения:     Главный инженер

 

Диаграмма А-0


Декомпозиция блока А1

Декомпозиция блока А11

4.   РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ
4.1          ОПИСАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ

Выделение сущностей

Исходным материалом для выделения сущностей является Список информационных объектов, полученный на основе анализа функциональной модели (Таб. 1)

При анализе информационных объектов по каждому объекту необходимо ответить на вопрос, является ли объект, либо кандидатом сущности или  характеристикой (атрибутом) некоторой сущности, либо не входит в информационную модель.

Таблица 1 – Объекты функциональной модели

№	Наименование объекта	Элемент ИМ	Наименование	Примечание
1	История системы	Не входит в ИМ
2	НТД	Не входит в ИМ
3	Котельное оборудование	сущность	КОТЕЛЬНОЕ_ ОБОРУДОВАНИЕ
4	Материалы и запчасти	Не входит в ИМ
5	Ремонтный журнал	Не входит в ИМ
6	Проверенный котел	Не входит в ИМ
7	Информация о ТС котла	Не входит в ИМ
8	Котел с дефектами	Не входит в ИМ
9	График проверок	сущность	ГРАФИК_ПРОВЕРОК
10	Правила оформления журнала	Не входит в ИМ
11	Персонал котельной	сущность	ПЕРСОНАЛ
12	Информация о проведенном ремонте	Не входит в ИМ
13	Собственные инструменты	сущность	СОБСТВЕННЫЕ_ ИНСТРУМЕНТЫ
14	Исправный котел	Не входит в ИМ
15	Отремонтированный котел	Не входит в ИМ
16	Заявка на материалы и запчасти	Не входит в ИМ
17	Запись в ремонтном журнале	сущность	ОТЧЕТЫ
18	Котел после осмотра	Не входит в ИМ
19	Котел после испытаний	Не входит в ИМ
20	Котел после ТО	Не входит в ИМ
21	Информация после наружного осмотра	Не входит в ИМ
22	Информация после внутреннего осмотра	Не входит в ИМ

Первоначальный список информационных объектов необходимо дополнить списком объектов, которых не входят в функциональную модель, но необходимы для полного описания предметной области автоматизации. Дополнительные сущности приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Дополнительные объекты для разработки информационной модели

№	Наименование объекта	Элемент ИМ	Наименование	Примечание
1	Список дефектов	сущность	СПИСОК_ДЕФЕКТОВ
2	Проверка котла	сущность	ПРОВЕРКА_КОТЛА
3	Ремонт котла	сущность	РЕМОНТ_КОТЛА

Описание сущностей

ЗАКАЗЧИК
Имя атрибута	Формат	Описание	Справочник
Номер_проверки	Числовой	Порядковый номер в списке проверок
Дата_проверки	Дата	Дата проведения проверки
Наименование_проверки	Символьный	Краткая характеристика проверки
КОТЕЛЬНОЕ_ОБОРУДОВАНИЕ
Имя атрибута	Формат	Описание	Справочник
Номер_котла	Числовой
Модель_котла	Числовой, символьный
Характеристики_котла	Числовой, символьный	Значения основных параметров
Дата_поступления	Дата
СПИСОК_ДЕФЕКТОВ
Имя атрибута	Формат	Описание	Справочник
Номер_дефекта	Числовой	Порядковый номер в списке дефектов
Описание_дефекта	Символьный	Краткая характеристика дефекта
ПЕРСОНАЛ
Имя атрибута	Формат	Описание	Справочник
Табельный_номер	Числовой	Табельный номер сотрудника
ФИО	Символьный
Должность	Символьный
ОТЧЕТЫ
Имя атрибута	Формат	Описание	Справочник
Номер_отчета	Числовой	Порядковый номер отчета
Дата_отчета	Дата	Дата составления отчета
Описание	Символьный	Проводенные работы
Табельный_номер	Числовой
ПРОВЕРКА_КОТЛА
Имя атрибута	Формат	Описание	Справочник
Номер_проверки	Числовой
Дата_проверки	Дата
Номер_котла	Числовой
Результат_проверки	Символьный
Табельный_номер	Числовой
Код_инструмента	Числовой
Номер_дефекта	Числовой
РЕМОНТ_КОТЛА
Имя атрибута	Формат	Описание	Справочник
Номер_ремонта	Числовой
Номер_котла	Числовой
Срок_ремонта	Дата	Дата начала и дата окончания ремонта
Табельный_номер	Числовой
Код_инструмента	Числовой
СОБСТВЕННЫЕ_ИНСТРУМЕНТЫ
Имя атрибута	Формат	Описание	Справочник
Код_инструмента	Числовой
Наименование	Символьный
Характеристики	Символьный

4.2         ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1.     Было проведено подробное описание технической системы. В качестве технической системы была рассмотрена котельная установка.

2.     Были выявлены основные дефекты котельного оборудования и методы их устранения. Причинами возникновения дефектов являются давление, а также действие высоких температур на металл котла, в результате которых образуются трещины и коррозия.

3.     Для обеспечения исправности котельного оборудования была разработана функциональная модель.

4.    
Информационные источники
Печатные издания:
1.     Паспорт котла типа ДЕ-ГМ. Регистрационный № 54-0044-К.

2.     Б. В. Шанин. Справочник оператора газовых установок. Горький: Волго-Вятское кн. Издательство, 1986.

3.     М. И. Резников, Ю. М. Липов. Паровые котлы тепловых электростанций. Учебник для вузов. – М.: Энергоиздат, 1981.

4.     Инструкция по эксплуатации газомазутных котлов типа ДЕ-25-14 ГМ.

5.     В. А. Парилов, С. Г. Ушаков. Испытание и наладка паровых котлов. Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1986.

6.     Ремонтный журнал.
Электронные ресурсы:


7.     Информационный портал - www.wikipedia.org

8.     Сайт компании Инжсистемсервис – www.injsystem.com