[ Zamknij ]

Nowe zasady dotyczące cookies
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia Państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów na stronie Polityka Prywatności.


rejestracja

Pomiar temperatury kotła - istotny drobiazg. Podczerwień w akcji

Opublikowano: 05.11.2010
image

Pomocnym narzędziem badawczym zarówno dla projektanta, jak i dla osób oceniających poprawność konstrukcji kotła, jest kamera termowizyjna pozwalająca, poprzez zewnętrzne stalowe ściany kotła, śledzić oraz na bieżąco rejestrować zmiany termiczne zachodzące w przestrzeniach wodnych wymiennika.

W układzie co. realizuje się dwa procesy - proces wytwarzania ciepła (w układzie spalania) i proces rozprowadzania ciepła do ogrzewanych obiektów (w układzie wodnym). Zwornikiem tych dwóch procesów jest woda obiegowa, która odbiera ciepło od gorących spalin w kotle i oddaje je do powietrza w ogrzewanych obiektach. Regulator kotła ma za zadanie utrzymać zadaną temperaturę wody podgrzanej, wychodzącej z kotła, na możliwie stałym poziomie, niezależnie od zmian zachodzących w procesie wytwarzania ciepła oraz zmian zapotrzebowania ciepła przez ogrzewane obiekty.

Proste zadanie?

Zadanie wydaje się bardzo proste. Trzeba wyregulować tylko dwa parametry: wielkość strumienia paliwa i wielkość strumienia powietrza. Wzrost zapotrzebowania ciepła objawia się poprzez spadek temperatury wody powrotnej oraz - w ślad za tym - wody podgrzanej, co wymaga reakcji w postaci zwiększenia strumienia paliwa oraz proporcjonalnego zwiększenia strumienia powietrza. Spadek zapotrzebowania ciepła objawia się poprzez wzrost temperatury wody powrotnej oraz - w ślad za tym -wody podgrzanej, co wymaga reakcji w postaci zmniejszenia strumienia paliwa oraz proporcjonalnego zmniejszenia strumienia powietrza. Ta prostota jest jednak pozorna, o czym najlepiej świadczą liczne niekończące się wątki na forach internetowych, które dotyczą problemów z regulacją kotłów różnego rodzaju.
O zmianach chwilowej wydajności układu spalania, w stosunku do odbioru ciepła przez ogrzewane obiekty, informują zmiany temperatury wody podgrzanej wychodzącej z kotła (z określonym opóźnieniem, wynikającym z bezwładności cieplnej układu wodnego). Toteż podstawowym sygnałem dla wszystkich (bez wyjątku) regulatorów stosowanych w kotłach co. jest sygnał otrzymywany z czujnika temperatury wody podgrzanej wychodzącej z kotła (nazywanego potocznie czujnikiem temperatury kotła). Od jakości tego sygnału zależy efekt regulacji - niezależnie od rodzaju stosowanego regulatora. Przy czym chodzi tu nie tyle o dokładność czujnika (bezwładność cieplna ogrzewanych obiektów jest tak duża, że
super dokładna regulacja temperatury wody traci w pewnym momencie sens praktyczny), co o szybkość reakcji na zmiany temperatury wody.
Cechą charakterystyczną rozwoju współczesnych kotłów co. było - między innymi - obniżanie ich objętości wodnej w celu zwiększenia szybkości reakcji kotła na zmiany temperatury w układzie wodnym. Szczególnie ważne staje się to w sytuacji nowoczesnych instalacji co., które charakteryzują się znacznie mniejszymi pojemnościami układów wodnych. Mniejsze pojemności wodne wymuszają takie zaplanowanie rozmieszczenia newralgicznych elementów kotła, aby maksymalizować mieszanie wody w kotle (wydłużyć drogę strugi wody od wlotu do wylotu; wprowadzić do wnętrza przestrzeni wodnych wymiennika elementy zwiększające turbulencję cieczy), gdyż ciecze o różnej temperaturze (o różnej gęstości) źle mieszają się ze sobą.
Pomocnym narzędziem badawczym zarówno dla projektanta, jak i dla osób oceniających poprawność konstrukcji kotła, jest kamera termowizyjna pozwalająca, poprzez zewnętrzne stalowe ściany kotła, śledzić oraz na bieżąco rejestrować zmiany termiczne zachodzące w przestrzeniach wodnych wymiennika.
Niestety, środowiska producenckie nie kwapią się do zlecania takich badań, zadowalając się standardowymi badaniami atestacyjnymi (normowymi). Wielka szkoda. Z przykrością stwierdzamy, że w praktyce liczne są przypadki błędów konstrukcyjnych, które można stwierdzić tylko w przypadku skrupulatnych badań eksploatacyjnych, a które skutkują znacznym obniżeniem efektywności eksploatacyjnej kotła u klienta, w warunkach pracy kotła ze zmienną mocą.
Stosunkowo częste są przypadki błędów konstrukcyjnych przestrzeni wodnej kotła, połączone z wadliwą lokalizacją czujnika temperatury wody podgrzanej wy chodzącej z kotła (temperatury kotła), które skutkują znacznym pogorszeniem efektywności pracy regulatorów kotła.

Stop-klatka
Na fot. 1 przedstawiono stop-klat-kę z badań eksploatacyjnych poprawnie skonstruowanego kotła co., w którym czujnik temperatury wody pod grzanej umieszczono prawidłowo, tzn. wewnątrz przewodu wyprowadzającego wodę z kotła.


Jak widać na termo-gramie, zimna woda powracająca do kotła jest równomiernie podgrzewana, opływając wszystkie elementy wymiennika. Poziomy układ warstwie potwierdza prawidłowe zaprojektowanie konstrukcji wymiennika, zaś czujnik temperatury wody podgrzanej rzeczy wiście pokazuje jej temperaturę.
Na fot. 2 przedstawiono stop-klat-kę z badań eksploatacyjnych kotła, na której wyraźnie widać istotne błędy konstrukcyjne w górnej części wymiennika (patrz: lewy górny róg ter-mogramu). Gniazdo czujnika temperatury wody podgrzanej umieszczono w przestrzeni wodnej kotła (nie w www.instalator.pl
przewodzie wyprowadzającym wodę z kotła), w miejscu niewłaściwie wybranym, w którym - w wyniku błędnych rozwiązań konstrukcyjnych - tworzyła się zastoina termiczna o temperaturze wyższej od temperatury wody wypływającej z kotła o ok. 5°C. Ponadto - jak stwierdzono - zastoina utrzymy wała wysoką temperaturę nieproporcjonalnie dłużej w porównaniu do szybkości zmian temperatury wody podgrzanej wychodzącej z kotła. Sterownik kotła otrzymywał błędne sygnały zarówno co do wartości, jak i szybkości zmian temperatury wody, którą miał regulować. Regulator reagował ze znacznym opóźnieniem, ze skutkiem   w   postaci   nadmiernego (zbędnego) wychładzania i obniżonej sprawności     eksploatacyjnej     kotła (zwiększonych kosztów eksploatacji). Czujnik temperatury wody podgrzanej nie musi być bezwzględnie umieszczany w przewodzie wyprowadzającym tę wodę (rys. 1),
choć takie rozwiązanie jest najlepsze.


 


Natomiast bezwzględnie musi być umieszczony w miejscu, gdzie temperatura mierzo na odpowiada temperaturze wody wyprowadzanej z kotła zarówno pod względem wartości, jak i szybkości  zmian.  Na rys.   2 przedstawiono    schematycznie spotykane miejsca nieprawidłowego oraz poprawnego    umieszczenia tego czujnika.
Kiedyś, w czasach dominacji kotłów zasypowych, czujnik temperatury wody podgrzanej miał za zadanie sygnalizować temperaturę krańcową, powyżej której istniało niebezpieczeństwo zagotowania wody w kotle i dawać sygnał do wstrzymania podawania powietrza do spalania (wstrzymania spalania). Teraz, w erze kotłów automatycznych, ten drobiazg stał się podstawowym elementem sterowników tych kotłów, na którym oparty jest proces ich regulacji. Sterowniki te, oparte na zaawansowanych procedurach automatycznej regulacji procesów, wymagają sygnałów o odpowiedniej jakości. W przeciwnym razie ich zakup jest bezsensowny.

autor: dr inż. Jacek Zawistowski, Sławomir Janiszewski
źródło: www.instalator.pl



Katalog firm

  • Flir

    Historia termowizji w firmie FLIR Systems datuje się na koniec lat 50-tych XX…
    Flir
  • Testo

          Testo Sp. z o. o. jest oddziałem niemieckiej firmy…
    Testo
  • Fundacja AsPiRa

    Fundacja AsPiRa z siedzibą w Częstochowie powstała w 2013r. jako wspól…