RU203049U1

RU203049U1 - Автоматизированный электродный котёл

Info

Publication number: RU203049U1
Application number: RU2020136597U
Authority: RU
Inventors: Илья Александрович Манеев
Original assignee: Илья Александрович Манеев
Priority date: 2020-11-09
Filing date: 2020-11-09
Publication date: 2021-03-19

Abstract

Предлагаемое техническое решение – полезная модель относится к отопительным системам с применением электронагрева теплоносящей жидкости, в частности к устройствам для электродного нагрева жидкостей, и может быть использовано в различных сферах: в системах отопления, горячего водоснабжения, технологического нагрева, прямого и косвенного нагрева различных водных сред или смеси воды с незамерзающими жидкостями. Автоматизированный электродный котёл содержит цилиндрический корпус, внутри которого установлены равноудаленные фазные электроды, в цепи электропитания смонтирована тиристорная группа, прибор управления открытия и закрытия тиристоров, прибор контроля токовой нагрузки.

Description

Предлагаемое техническое решение – полезная модель относится к отопительным системам с применением электронагрева теплоносящей жидкости, в частности к устройствам для электродного нагрева жидкостей, и может быть использовано в различных сферах: в системах отопления, горячего водоснабжения, технологического нагрева, прямого и косвенного нагрева различных водных сред или смеси воды с незамерзающими жидкостями.

Известен электродный котёл отопительный [1], содержащий вертикально расположенный металлический трубчатый корпус с закрепленным в нем посредством резьбового соединения электродным блоком, закрытым снаружи защитным колпаком и содержащим установленный в штуцере стальной электрод, снабженный изолятором и выполненный с резьбой на тонком конце для подключения фазного провода, при этом корпус снабжен резьбовыми патрубками для подвода и отвода теплоносителя и клеммами для нулевого провода и для провода заземления, электродный блок установлен в верхней части корпуса, штуцер выполнен из металла и снабжен фланцем, а изолятор выполнен из верхней и нижней раздельных частей с выступами, входящими внутрь отверстия штуцера и охватывающими тонкий конец электрода, причем нижняя часть изолятора также снабжена выступами, охватывающими стержень электрода.

Недостатком данного электродного котла является то, что мощность данного котла может быть рассчитана только для определённого значения удельной электропроводности воды, что снижает возможность его применения на различных объектах и в тоже время отсутствует возможность регулирования мощности котла.

Известен электродный котёл [2], содержащий трубчатый электропроводный корпус с входным и выходным патрубками, токовод заземления, жестко соединенный с корпусом, и расположенные в корпусе электрически изолированные от него стержневой фазный электрод и нулевой электрод с соответствующими тоководами, снабженный двумя дополнительными стержневыми фазными электродами, а нулевой электрод выполнен стержневым, при этом электроды расположены так, что в поперечном сечении оси фазных стержневых электродов находятся по существу в вершинах равностороннего треугольника, а ось нулевого стержневого электрода расположена по существу в центре окружности, описанной вокруг указанного треугольника.

Недостатком указанного выше электродного котла является конструктивное исполнение, предполагающее установку блока котла на имеющихся трубопроводах, что ориентировано на котлы с небольшим весом и габаритами мощностью менее 50 кВт. Данный котёл может быть рассчитан по мощности только для определённого значения удельной электропроводности воды, что снижает возможность его применения на различных объектах. Отсутствует возможность регулирования мощности котла.

Известен электродный паровой котел [3-прототип], содержащий котел для воды, на крышке которого закреплены электроды нагрева воды, и полость которого сообщена через вентиль с трубопроводом выпуска пара и трубопроводом подкачки воды, электронасосный агрегат для подачи воды в котел, предохранительный клапан и датчик реле давления, сообщенные с полостью котла, стержень-датчик уровня воды, причем электронасосный агрегат выполнен с управлением включения от реле пуска насоса, связанного со стержнем-датчиком уровня воды, смонтированным на крышке котла, а датчик реле давления, сообщенный с полостью котла, электрически связан с пускателем напряжения к электродам, при этом электродный паровой котел дополнительно содержит трубчатый чехол, расположенный вокруг стержня-датчика уровня воды и закрепленный на крышке котла, выполненный из нержавеющий стали с отверстиями в верхней и нижней его частях.

Недостатком данного электродного котла является то, что данный котёл может быть рассчитан по мощности только для определённого значения удельной электропроводности воды, что снижает возможность его применения на различных объектах. Отсутствует возможность регулирования мощности котла.

Предлагаемое техническое решение – автоматизированный электродный котёл – направлено на устранение выявленных недостатков прототипа и аналогов, а именно: обеспечение возможности автоматической настройки мощности котла в зависимости от меняющегося удельного сопротивления питательной воды, обеспечение возможности конструктивного единообразия блока котла для мощностей от 50 до 3000 кВт, обеспечение возможности регулирования мощности котла.

Предлагаемое техническое решение представлено на фиг. 1, 2.

Автоматизированный электродный котёл представляет собой комплектное изделие, состоящее из следующих элементов: на фигуре 1 цифрой 1 обозначен блок котла, цифрой 2 – верхняя крышка блока котла, цифрой 3 – токоведущая шпилька, цифрой 4 – патрубок отвода теплоносителя, цифрой 5 – патрубок подвода, цифрой 6 – предохранительный клапан, цифрой 7 – электроконтактный манометр, цифрой 8 – датчик температуры теплоносителя, цифрой 9 – патрубок слива, цифрой 10 – фазные электроды, цифрой 11 – теплоизоляционный материал, цифрой 12 – патрубок воздухоотвода, цифрой 13 – опорные элементы, цифрой 14 – кабель подвода питающей сети к электродной группе, цифрой 15 – кабельный участок к датчику температуры, цифрой 16 – кабельный участок к электроконтактному манометру, цифрой 17 – кабель ввода питающей сети, цифрой 18 – шкаф управления, цифрой 19 – внешний кожух блока котла.

Автоматизированный электродный котёл работает следующим образом: по патрубку ввода питательной воды 5 (см. фиг.1), расположенному в нижней части, исходная вода начинает заполнять блок котла 1. В ходе заполнения открывается патрубок отвода воздуха12, и исходная вода без сопротивления заполняет весь объем блока котла 1. По факту появления воды на выходе из патрубка 12 он перекрывается. В последующем нагретая вода будет покидать блок котла через патрубок отвода 4, расположенному в верхней части. По факту заполнения блока котла 1 водой с избыточным давлением, от электроконтактного манометра 7 по кабельному участку 16 в шкаф управления 18 поступает сигнал о наличии допустимого давления в системе в соответствии с принципиальной схемой (см. фиг.2). В то же время от датчика температуры 8 по кабельному участку 15 в шкаф управления 18 поступает сигнал о температуре теплоносителя в системе в соответствии с принципиальной схемой (см. фиг.2). При наличии допустимого давления в системе и недостижении заданной температуры теплоносителя на фазные электроды 10, которые расположены на равноудаленном расстоянии друг от друга, может быть подан трехфазный электрический ток через токоведущие шпильки 3 по кабельному участку 14 от шкафа управления 18, через тиристоры А2, B2, C2 в соответствии с принципиальной схемой (см. фиг.2). Электрический ток, протекая через воду в межэлектродном пространстве, находящуюся в блоке котла 1, разогревает её, что повышает давление и температуру в системе. Вода в системе должна принудительно циркулировать с помощью насоса. При достижении избыточного давления в блоке котла 1 выше установленного, либо при достижении температуры теплоносителя заданного значения, подача тока на электроды 10 в соответствии с принципиальной схемой шкафа управления 18 (см. фиг.1) через тиристоры А2, B2, C2 (см. фиг.2) прекратится. Когда температура теплоносителя снизится, от датчика температуры 8 поступит соответствующий сигнал и цикл нагрева теплоносителя повторится неограниченное количество раз в автоматическом режиме. В связи с тем, что исходная питательная вода имеет индивидуальное значение удельного электрического сопротивления у каждого потребителя, сила тока, возникающая при протекании через воду, находящуюся между электродами 10, может варьироваться и изменяться как внешний фактор для котла, в связи с указанным, при неизменной площади электродов 10 (см. фиг.1), с помощью тиристорной группы А2, B2, C2 (см. фиг.2) и прибора управления открытия и закрытия тиристоров БУСТ-2, смонтированными в шкафу управления 18 (см. фиг.1), осуществляется ограничение максимально допустимой силы тока, возникающей на фазных электродах10, в соответствии принципиальной схемой (см. фиг.2) шкафа управления 18 (см. фиг.1), в результате чего реализуется регулирование мощности котла в зависимости от удельной электропроводности. При необходимости изменения мощности котла, потребитель может самостоятельно установить требуемое значение силы тока в диапазоне 0-100% где:

0% - полное закрытие тиристоров А2, B2, C2 (см. фиг.2);

100% - максимально возможная сила тока на данных электродах с учётом удельной электропроводности имеющейся воды, что соответствует полному открытию тиристоров А2, B2, C2.

В случае превышения избыточного давления в блоке котла 1 (см. фиг.1) выше установленного и не срабатывания электроконтактного манометра 7, с помощью предохранительного клапана 6 избыточное давление воды будет сброшено механически. В случае необходимости полного опорожнения блока котла 1, в патрубке подачи теплоносителя 5, нижняя часть которого размещена на одном уровне с дном блока котла 1, смонтирован сливной патрубок 9, при открытии которого вода полностью покинет блок котла 1.

Предлагаемая полезная модель – автоматизированный электродный котёл – обеспечивает возможность автоматической настройки мощности котла в зависимости от меняющегося удельного сопротивления питательной воды, обеспечивает возможность конструктивного единообразия блока котла для мощностей от 50 до 3000 кВт, возможность регулирования мощности котла.

С учетом факторов, изложенных выше и устранения недостатков прототипа, достигается необходимый результат, что в совокупности обуславливает высокую промышленную применимость технического решения.

Данное техническое решение апробировано при экспериментальном применении автоматизированного электродного котла мощностью 250 кВт, получено подтверждение эффективности функционирования, что обуславливает промышленную применимость и возможности внедрения в производство. Планируется осуществление серийного выпуска оборудования, на основании данного технического решения, с единичной мощностью в диапазоне 50-3000 кВт с различным напряжением питающей сети.

Источники информации:

1. Патент RU №167800, 2017.

2. Патент RU № 164896, 2016.

3. Патент SU № 639158, 1978.

Claims

Трёхфазный электродный котёл, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого установлены равноудаленные фазные электроды, отличающийся тем, что в цепи электропитания смонтирована тиристорная группа, прибор управления открытия и закрытия тиристоров, прибор контроля токовой нагрузки.