CS202295B1 - Zabezpečovací zařízení soustavy elektricky ohřívaných nádob a kapalný* prostředím o řízená· tlaku a teplotě - Google Patents

Description

Vynález ae týká zabezpečovacího zařízení soustavy elektricky ohřívaných nádob a kapalným prostředím o řízeném tlaku a teplotě.

V energetice, chemickém průmyslu, topiotechnice i při výzkumné práci se často řeií běžnými a známými prostředky regulační techniky udržování tlaOcu i teploty kapalného prostředí v určitém uzavřeném prostoru nebo nádobě. Požadavky intenzifikace pracovní produktivity a racionalizační trendy ve využití výrobních a provaznic]» prostředků i pracovních kapacit vedou ke slučování jednotlivých zařízení do komplexů a uzčitým společným funkčním parametrem a dalšími parametry nezávislými. Je tomu tak i v případě soustavy potrubím propojených nádob s kapalným prostředím o těmto tlaku, kde z hlediska provozních, výrobních nebo výzkumných požadavků každá jednotlivá nádoba má pracovat nezávisle na zadaná úrovni teploty kapalného prostředí. Vzniká tak složitý funkční systém, jehož bezpečný provoz podle stanoveného programu klade vysoká nároky na kapacitu potřebná, často nepřetržitá i vícečlenná dozorčí služby, která nejen zabezpečuje dodržení plánovaného režimu soustavy nádob a kapalným prostředím, nýbrž řaěí i poruchové a havarijní stavy, zejména provádí odpojení energetických zdrojů a likvidaci energetických potenciálů v případě aelhéni kontrolních a ovládacích prvltů soustavy, při vzniku netěsnosti soustavy a poruchách čidel i při závadách ohřívacího systému a regulačních orgánů soustavy. Náročnost zabezpečení z uvedených hledisek dála roste v případě soustavy sádob sa zdravotně závadným, například toxickým nebo radioaktivním prostředím o vysokém tlaku desítek MPa případně teplotě několika set °G.

K oprávněné redukci pracovní kapacity dozorčí služby a dalších technický^ rizik při zajištění bezpečného provozu složité soustavy ohřívaných nádob se stlačeným prostředím wůž# dojít jen v případě, že pravděpodobný interval výskytů kumulace poruch celého jejího zabezpečovacího systému a vzniku havarijní situace bude větší než životnost chráněné soustavy. Další podmínkou je samočinné odpojení energetických zdrojů ohřevu v případě vzniku netěsnosti soustavy nebo v ní zabudovaných prvků a také v případě poruchy některého z kontfolších čidel nebo regulátorů soustavy. Případný únik většího množství stlačeného prostře tíí ze soustavy při pootevření pojistného ventilu soustavy musí být vyřešen tak, aby nedošlo k požáru nebo kontaminaci okolí zdraví škodlivými látkami. Překročení mezních nebo zadaných teplot a tlaků prostředí musí být blokováno několikanásobně na základě různých druhů informací, dodávaných čidly a výkonová rezerva energetických zdrojů ohřevu prostředí nesmí umožnit vysoké přehřátí soustavy ani nebezpečné zvýšeni tlaku prostředí při selhání všech ostatních regulačních prostředků.

. Doaud známé zabezpečovací systémy k tonuto účelu splňují obvykle jen některý z výše uvedených požadavků a nikoli celý jejich komplex, jsou řešeny pro samostatné ohřívané nádoby nebo prostory se stlačeným prostředím a řízeným jeho tlakem nebo teplotou, takže podmínky pro zajištění bezpečnosti a omezení obslužné kapacity složitější soustavy elektricky nezávisle ohřívaných nádob se stlačeným prostředím nesplňují. Systémy jejich zajištění jaou vypracovány pro tlaky prostředí v jednotkách MPa, kdy se neuplatňuje ještě ve výrazné míře vlastni hmotnost soustav.

Tyto nedostatky odetraňuje zabezpečovací zařízení soustavy elektricky ohřívaných nádob kapalným prostředím o řízeném tlaku a teplotě podle vynálezu. Je uspořádáno tak, že-u težrté nádoby soustavy je do topného obvodu v sérii se zdrojem elektrické energie zapojeno vnější topné těleso nádoby, nejméně jeden omezovač elektrického výkonu a tři dvojice ovládacích spínačů. První dvojice ovládacích spínačů je součástí nejméně jednoho dvoupolohového alespoň dvoukontaktního regulátoru teploty, elektricky spojeného s čidlem teploty povrchu nádoby. Druhá dvojice ovládacích spínačů je součásti nejméně jednoho dalšího dvoupolohového alespoň dvoukontaktního regulátoru teploty, elektricky spojeného a čidlem teploty kapalného prostředí uvnitř nádoby. Třetí dvojice ovládacích spínačů je součástí nejžjčraš jednoho pro 'celou soustavu nádob společného dvoupolohového alespoň dvoukontaktního regulátoru tlaku, elektricky spojeného s čidlem tlaku kapalného prostředí v soustavě nádob. Soustava nádob je přitom potrubím zapojena jednak přes společný pojistný ventil do kapaliny v pohotovostní nádrži, jednak přes regulační ventil do kapalného média v pohotovostní nádobě a jednotlivé nádoby soustavy jsou spojeny hlavním potrubím. Regulátory tlaku í vlastni teploty prostředí jsou do topných obvodů zapojeny s oběma uzavřenými ovládacími spínači druhé i třetí dvojice v pásmu své necitlivosti, vymezeném horním a dolním kontaktom nastavené veličiny tlaku a vlastní teploty. Regulátory teploty povrchu každé nádoby jsou do topných obvodů zapojeny s oběma uzavřenými spínači^první dvojice pod dolní mezí pásma své necitlivosti, vymezeného horním a dolním kontaktem nastavené veličit teploty povrchu.

Výhodou zabezpečovacího zařízeni soustavy elektricky ohřívaných nádob s kapalným pro středím o řízeném tlaku a teplotě podle vynálezu je způsobilost spolehlivé bezobslužně udržovat parametry tlaku i teploty prostředí na úrovni desítek MPa při několika stech °C s přesností - 1 %. Regulátory tlaku a vlastní teploty prostředí pracují v kombinaci s regulátory teploty povrchu jednotlivých nádob tak, že pouze koriguji nepřesnost, nahodilé fluktuace a poruchy teplotních čidel vnějšího povrchu nádob a příslušných regulucorú. Při vzniku poruch těsnosti soustavy, čidel i regulátorů dojde k samočinnému a nevratnému odstavení zdrojů elektrické energie pro topná tělesa nádob soustavy, takže nové uvedení soustavy do provozu a zapojení zabezpečovacího zařizeni může provést kvalifikovaným postupem pouze občasná dozorčí služba po analýze příčiny odstavení. V případě otevřeni pojistného ventilu unikne prostředí ze soustavy nádob do pohotovostni nádrže, kde se smísí s chladnou kapalinou a tim se sniží jeho energetický potenciál a zabrání se nekontrolovanému úniku prostředí do okolí v parní fázi. Za stejných kautel dochází i k organizovanému snižování tlaku prostředí v soustavě.

Na výkrese je schematicky znázorněn příklad zapojení zabezpečovacího zařízení soustavy elektricky ohřívaných nádob s kapalným prostředím o řízeném tlaku a teplotě podle vynálezu pro soustavu dvou tepelně izolovaných nádob 1, 5 s vodným prostředím 2 o tlaku 20 MPa a teplotě 350 °C a vodným prostředím 6 o tlaku 20 MPa a teplotě 250 °C. Nádoby χ, 5 jsou propojeny hlavním potrubím 4 a opatřeny vypouštěcími ventily 3, 7. Silné linie ve schématu značí potrubní spoje, slabé linie přímé elektrické komunikace a čárkované linie ovládací elektrické vazby. Z propojovacího potrubí 4 odbočuje jednak potrubní spoj k manometru 41. který je pomoci odporového vysílače elektricky spojen s regulátorem tlaku 26 vodného prostředí 2, 6 v soustavě nádob χ, 5, jednak potrubní spoj k pojistnému ventilu 8 soustavy nádob χ, 5, jehož výfuk zasahuje pod hladinu vody 10 v pohotovostní nádrži 9, kde zkondenzuje pára, prošlá přes pojistný ventil 8 v případě jeho otevření účinkem nadměrného tlaku vodného prostředí 2, 6 v soustavě nádob 1, 5. Obě nádoby 1, 5 soustavy jsou opatřeny jímkami pro termočlánky 14, 27 k měření vlastních teplot prostředí 2, 6 uvnitř nádob 1, 5. Elektrické signály z těchto termočlánků 14, 27 je zavádějí do příslušných regulátorů vlastní teploty 19. 32. Na vnějším povrchu nádob χ, 5 jsou přivařeny termočlánky 15, 28 pro měření teploty povrchů těchto nádob 1, 5 a elektrické signály z těchto povrchových termočlánků 15, 28 se zavádějí do dalších regulátorů povrchové teploty 18, 31. Regulátory vlastních teplot prostředí 19, 32 i teplot povrchů nádob 18, 31 spolu s regulátorem tlaku prostředí 26 působí v topných obvodech 42, 43 prostřednictvím svých do série zapojených dvojic ovládacích spínačů 20, 21, 22, 23, 24, 25 respektive 33, 34, 35, 36, 37, 38 na příVOÚ eleltricté energie ie Sítovjch lÚTOjŮ 39, 40 ŮO topných těles 16, 29, upravených na vnějším obvodu nádob χ, 5. V každém topném obvodu 42, 43 je sériově zapojeno jako omezovač elektrického výkonu 17, 30 také impulzní relé s volitelným trváním sepnutí i rozepnutí topného obvodu 42, 43. Ve funkčním pořadí činnosti regulátorů působí na připojování si£o4 vých zdrojů 39, 40 k topný® tělesům 16. 29 jednotlivých nádob 1, 5 jako prvý regulátor teploty povrchu 18. 31 každé nádoby 1, 5, jako druhý regulátor vlastní teploty prostředí A®» ^{32 v} každé nádobě , 5, jako třetí regulátor tlaku vodného prostředí 26 v soustavě nádob 1, 5 a jako čtvrtý ve funkční® pořadí je zařazen pojistný ventil 8 soustavy nádob 1,

5. Toto pořadí je optimální z hlediska přesnosti udržováni zadaných parametrů teplot i tlaku prostředí 2, 6 v nádobách 1,· ³ soustavy a zajišluje vysokou bezpečnost provozu soustavy s potřebou nininálni obslužné kapacity. Ve vyobrazené® scbénatu jsou úrovně kontrolovaných parametrů vlastních teplot a tlaku vodného prostředí 2, 6 znázorněny v pásmech necitlivosti nozi oběma nastavitelnými kontakty regulátorů vlastni teploty vodného prostředí 19, 32 i tlaku vodného prostředí 26, takže příslušné dvojice ovládacích apinačů 22. 23. 24. 25 respektive 35, 36, 37, 38 v topných obvodech 42, 43 nádob 1, 5 jsou v uzavřeném stavu. Naproti tomu na regulátorech teplot povrchů 18, 31 nádob 1, 5 soustavy jsou úrovně kontrolované teploty znázorněny v pásmech necitlivosti mezi oběma nastavitelnými kontakty, takže spínače 20 a 34 jaou otevřeny a za tohoto stavu topná tělesa 16, 29 nejsou připojena ke zdrojům elektrické energie 39, 40, přestože pojistné spínače 21, 33 horní meze pásma necitlivosti regulátorů teplot povrchů 18., 31 nádob .1, 5 jsou dosud uzavřeny a k jejich otevření dojde v případě selhání funkce spínačů 20, 34. Celé zařízení je kromě uvedených prvků vybaveno ve schématu neznázorněnými zapisovači teplot i tlaku vodného prostředí 2, 6 každé nádoby i, 5, a podle potřeby i zapisovači napětí elektrické aitě a elektrických příkonů topných tělea 16, 29 jednotlivých nádob 1,5a průběh zápisu těchto veličin slouží v případě poruchy a jí vyvolaného provozního odstaveni soustavy k analýze příčin poruchy. Při poruše čidel teplot 14, 15, 27. 28 nebo tlaku 41. při závadách v přenosu čidlových signálů i při vzniku netěsftosti soustavy nádob 1.» ³> uzavíracích armatur 3, 7, 8, 11. potrubí 4, případně dalších částí soustavy, klesne úroveň signálů čidel pod pásma necitlivosti regulátorů vlastních teplot 19, 32 i regulátoru tlaku 26 vodného prostředí 2,6a tím k otevřeni dvojic ovládacích spínačů 22, 24, 36, 38 a odpojení sílových zdrojů 39, 40 od topných těles 16, 29 nádob 1, 5, čímž se soustava odstaví z provozu až do příchodu dozorčí služby, která analyzuje ze záznamu průběhu provozních parametrů příčinu odstavení a po jejím odstranění a postupném přestavení kontaktů regulátorů znovu uvede soustavu do plánovaného zabezpečeného provozního stavu.

Popsané zabezpečovací zařízeni sa může uplatnit při výzkumné práci, na zkušebnách i v průmyslové činností eo stlačeným kapalným prostředím, obsaženým v členitých soustavách na různých úrovních pracovních teplot. Realizace popsaného příkladu zabezpečení bezobslužného provozu pro soustavu nádob a vodným prostředím tlaku do 20 MPa a teplotě do 350 °C potvrdila jeho naprostou funkční spolehlivost při podstatném snížení dozorčí kapacity.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Zabezpečovací zařízení soustav; elektricky ohřívaných nádob s kapalným prostředím o řízeném tlaku a teplotě, vyznačené tím, že u každé nádoby (1, 5) soustavy je do topného obvodu (42, 43) v sérii se zdrojem elektrické energie (38, 40) zapojeno vnější topné těleso nádoby (16, 29), nejméně jeden omezovač elektrického výkonu (17, 30), první dvojice ovládacích spínačů (20, 21, 33, 34) nejméně jednoho dvoupolohového alespoň dvoukontaktního regulátoru teploty (18, 31) elektricky spojeného s čidlem teploty povrchu (15, 28) nádoby (1, 5), dále druhá dvojice ovládacích spínačů (22, 23, 35, 36) nejméně jednoho dalšího dvoupolohového alespoň dvoukontaktního regulátoru vlastní teploty (19, 32) elektricky spojeného s čidlem vlastní teploty (14, 27) kapalného prostředí (2, 6) uvnitř nádoby (1, 5) a konečně třetí dvojice ovládacích spínačů (24, 25, 37, 38) nejméně jednoho pro celou soustavu nádob (1, 5) společného dvoupolohového alespoň dvoukontaktního regulátoru tlaku (26) elektricky spojeného s čidlem tlaku (41) kapalného prostředí (2, 6) v soustavě nádob (1, 5), přičemž soustava nádob (1, 5) je potrubím propojena jednak přes společný pojistný ventil (8) s kapalinou (10) v pohotovostní nádrži (9), jednak přes regulační ventil (11) s kapalným mediem (12) v pohotovostní nádobě (13), zatímco jednotlivé nádoby (1, 5) soustavy jsou spojeny hlavním potrubím (4).
2. 2. Zabezpečovací zařízení soustavy elektricky ohřívaných nádob s kapalným prostředím o řízeném tlaku a teplotě podle bodu 1, vyznačené tím, že regulátor tlaku (26) i regulátory vlastní teploty (19, 32) kapalného prostředí (2, 6) jsou do topných obvodů (42, 43) zapojeny s oběma uzavřenými ovládacími spínači druhé dvojice ovládacích spínačů (22,

   23, 35, 36) i třetí dvojice ovládacích spínačů (24, 25, 37, 38) v pásmu své necitlivosti, vymezeném horním a dolním kontaktem nastavené veličiny tlaku a vlastní teploty kapalného prostředí (2, 6), kdežto regulátory teploty povrchu (18, 31) nádob (1, 5) soustavy jsou do topných obvodů (42, 43) zapojeny a oběma uzavřenými spínači první dvojice ovládacích spínačů (20, 21, 33, 34) pod dolní mezí pásma své necitlivosti, vymezeného horním a dolním kontaktem nastavené veličiny teploty povrchu nádob (1, 5) soustavy.