Почему промышленная горелка пульсирует или издает гул? Причины, диагностика и меры по устранению неисправности.

Горелка, которая должна создавать устойчивое пламя, начинает пульсировать, гудеть, гудеть или вибрировать корпус котла. Шум может появляться только во время зажигания, в определенной точке диапазона модуляции, при высокой мощности или сразу после выключения. Хотя эти симптомы часто объединяют под общим названием «вибрация горелки», они могут быть вызваны совершенно разными причинами: нестабильным сгоранием, колебаниями подачи топлива, изменением давления в топке, неисправностью вентилятора или заслонки, плохим согласованием горелки с камерой сгорания или механическим компонентом, не имеющим отношения к пламени.

Пульсацию пламени промышленной горелки следует рассматривать как симптом, а не как проблему, связанную с настройкой. Открытие воздушной заслонки, увеличение давления топлива или изменение головки камеры сгорания без проведения измерений может переместить симптом в другую точку нагрузки, создавая при этом небезопасное сгорание в другом месте. Эффективная диагностика вибрации горелки начинается с определения момента возникновения возмущения и того, связано ли оно с пламенем, вентилятором, топливной системой или технологическим процессом в котле.

В этом руководстве объясняется, почему пламя промышленной горелки пульсирует, как в логической последовательности диагностировать гудение при сгорании в котле, и какие эксплуатационные данные необходимы, прежде чем рассматривать возможность регулировки, ремонта или замены горелки.

Что на самом деле означает пульсация горелки?

Пульсация горения — это повторяющиеся колебания тепловыделения пламени и давления в камере сгорания. Операторы могут слышать низкочастотный гул, ритмичный стук или ровный тон. Смотровые люки, регуляторы тяги, кожухи или подключенные воздуховоды могут двигаться в такт звуку. В некоторых установках пламя заметно меняет длину или яркость в зависимости от колебаний давления.

Один лишь шум не доказывает нестабильность горения в котле. Подобные жалобы могут быть вызваны касанием лопастей вентилятора к корпусу, поврежденным подшипником, неплотно прилегающей панелью, вентилятором принудительной тяги, насосом или испарением воды внутри теплообменника. Поэтому первоочередная задача – связать звук с последовательностью работы горелки и режимом сжигания топлива.

Когда пульсация требует немедленного внимания

Почему важен момент начала «Битвы»

Грохот на старте

Шум при запуске указывает на условия, существующие во время продувки, перемещения в положение зажигания, зажигания и раннего образования пламени. Возможные причины включают неправильные настройки зажигания, недостаточную или чрезмерную тягу, плохое распыление топлива, холодное или высоковязкое масло, воздух в маслопроводе, неподходящее давление зажигания, загрязнение компонентов системы зажигания или горелку, которая не может создать необходимое давление воздуха против сопротивления печи.

Последовательность действий следует проверять по инструкции к горелке и котлу, а не оценивать только по звуку. руководство по вводу в эксплуатацию промышленных горелок В нем объясняется, почему перед использованием более высоких скоростей сгорания необходимо проверить продувку, положение зажигания, подтверждение пламени и испытания под контролируемой нагрузкой.

Пульсация во время бегового цикла

Повторяющиеся возмущения после стабилизации пламени обычно указывают на колебания одного или нескольких параметров горения или на взаимодействие пламени и печи в нестабильной рабочей точке. Одновременно следует регистрировать давление топлива, расход воздуха, давление в печи, положение пламени и управляющий сигнал. Стабильное среднее значение может скрывать резкие колебания, поэтому приборы и метод отбора проб должны позволять отображать фактическое поведение.

Грохот на отключении

Шум при отключении топлива особенно актуален для систем, работающих на жидком топливе. Медленное отключение насоса, утечка или задержка срабатывания клапана, скопление воздуха или подтекание топлива из форсунки могут привести к попаданию остаточного масла в систему во время уменьшения количества воздуха для сгорания. Газовые системы также могут демонстрировать ненормальное поведение при отключении, если клапан не закрывается должным образом или последовательность управления неподходящая. Работоспособность системы отключения подачи топлива должна быть проверена с использованием метода и пределов, указанных производителем компонентов и горелки.

1. Нестабильная подача топлива

Пламя не может оставаться стабильным, если поток топлива или давление изменяются быстрее, чем может компенсировать система сгорания. Важным параметром является не только давление до запуска, но и условия давления и потока во время работы горелки при нагрузке, при которой возникает пульсация.

Газовые системы

Возможные причины включают недостаточную пропускную способность трубопровода или регулятора на входе, нестабильность работы регулятора, чрезмерное падение давления на фильтре или клапанном механизме, неправильно выбранный регулятор, нестабильное давление подачи на объекте, заедание регулирующего клапана или сервомотор, не удерживающий заданное положение. Регулятор давления может работать нормально при низком расходе и становиться нестабильным по мере увеличения спроса.

Измерьте давление газа в утвержденных контрольных точках во время работы и сравните входное давление, регулируемое давление и потребность горелки в газе в пределах диапазона работы. Если несколько горелок или потребителей используют один и тот же источник газа, зафиксируйте, запускается ли другая нагрузка при появлении пульсации. Проекты, использующие промышленная газовая горелка Необходимо подтвердить полную мощность газораспределительной системы и допустимые рабочие давления, а не только номинальную мощность горелки.

Системы, работающие на жидком топливе

Нестабильность потока масла может быть вызвана попаданием воздуха во всасывающую магистраль, засорением фильтра или трубы, чрезмерной высотой всасывания, нестабильным давлением насоса, неподходящей температурой или вязкостью топлива, загрязнением или неправильной или поврежденной форсункой. Пузырьки воздуха и частичное образование паров могут нарушить схему распыления, даже если насос, казалось бы, подает топливо.

Проверьте топливную систему на герметичность и наличие засоров, используя утвержденную процедуру обслуживания. Запишите температуру масла, требования к вязкости, условия всасывания, давление насоса и схему обратной магистрали, если применимо. промышленная масляная горелкаТип форсунки, угол распыления, давление насоса, конфигурация головки сгорания и скорость сгорания должны рассматриваться как одна заданная комбинация.

2. Подача воздуха для сгорания колеблется.

Для стабильного сгорания необходимы повторяющиеся потоки воздуха, а также стабильный поток топлива. Проблемы с воздухом могут возникать на входе в помещение, у вентилятора горелки, на рабочем колесе вентилятора, у двигателя вентилятора, у частотно-регулируемого привода, у воздушной заслонки, у механизма привода, у серводвигателя, у линии датчика давления или в канале, проходящем через головку горелки.

Проверьте наличие засоров в воздухозаборниках, загрязнений на крыльчатке вентилятора, поврежденных лопастей, неправильного вращения, проскальзывания ремней (если они установлены), ослабленных компонентов вентилятора, заедающих заслонок, изношенных тяг или сервомотора, колеблющегося вокруг заданного значения. Датчик давления воздуха для сгорания подтверждает наличие определенного состояния безопасности; он не заменяет измерение расхода и давления воздуха во время ввода в эксплуатацию.

Если в горелке используется вентилятор с регулируемой скоростью, запишите одновременно заданную скорость, фактическую скорость, ток двигателя и давление воздуха. Если скорость вентилятора стабильна, но давление воздуха колеблется, исследование следует распространить на заслонку, головку горелки, печь и дымоходную систему.

3. Соотношение воздух-топливо выходит за пределы стабильного диапазона.

Недостаток воздуха для сгорания может привести к неполному сгоранию, образованию угарного газа, дыма, сажи и нестабильному пламени. Избыток воздуха также может ослабить фиксацию пламени и способствовать пульсации, особенно при слабом нагреве или при неподходящей настройке камеры сгорания. Цвет пламени сам по себе не является достаточным методом регулировки, поскольку освещение, геометрия печи, тип топлива и условия наблюдения могут вводить в заблуждение.

Проверьте процесс сгорания с помощью калиброванных приборов при допустимых производителем значениях нагрузки. Запишите значение O.₂ или CO₂При необходимости проверьте уровень CO, температуру дымовых газов, давление топлива и воздуха, давление в печи, сигнал пламени и число дымовых газов для масла. После любой коррекции проверьте всю рабочую кривую, а не только точку, где исчез шум.

4. Изменяется давление в печи или состояние дымохода.

Горелка должна подавать воздух для горения в камеру, преодолевая фактическое сопротивление печи. Засоренный теплообменник или дымоход, неправильно расположенная заслонка, нестабильный вентилятор принудительной тяги, утечка воздуха, высокий дымоход, воздействие ветра или взаимодействие с другим подключенным прибором могут изменить это сопротивление и нарушить пламя.

Измерьте давление и тягу в печи в местах, указанных производителем оборудования, в пределах соответствующего диапазона нагрузок. Осмотрите весь газопровод от камеры сгорания до выходного отверстия дымовой трубы. Руководство по подбору горелок и печей В статье объясняется, почему доступное давление вентилятора, противодавление в печи, длина пламени и геометрия камеры должны оцениваться совместно.

Когда операторы сообщают о вибрации промышленных горелок при высокой мощности огня, особое внимание следует уделить сопротивлению печи и доступному давлению вентилятора. Горелка может оставаться стабильной при низкой нагрузке, но при увеличении подачи топлива и расхода дымовых газов может исчерпаться запас полезного давления воздуха.

5. Горелка неправильно подобрана или сконфигурирована.

Диффузор, трубка подачи воздуха, удерживающая головка, газовое сопло, масляное сопло, воздуховод и положение при установке формируют зону рециркуляции, которая закрепляет пламя. Неправильные детали, поврежденные компоненты, отложения углерода, ошибки сборки, отсутствие уплотнений или неподходящая настройка головки могут снизить стабильность.

Подтвердите точную конфигурацию горелки, сравнив ее с утвержденными техническими характеристиками. Убедитесь, что в ходе сервисных работ не были изменены указанные параметры сопла, диффузора, статической пластины, положения головки, прокладки или расположения воздуходувных труб. Также убедитесь, что пламя может развиваться внутри камеры, не задевая стенку и не попадая в трубный блок.

6. Система модуляции ведет охоту.

Некоторые проблемы с горением возникают из-за особенностей системы управления, а не из-за фиксированных механических условий. Шумный сигнал запроса, плохо настроенный контур управления, изношенная тяга, ошибка обратной связи, заедание клапана или зона нечувствительности серводвигателя могут привести к многократному перемещению топлива и воздуха вокруг заданной точки.

Отслеживайте изменения параметров управления, положения топливного клапана, положения воздушной заслонки, скорости вращения вентилятора, параметров процесса и сигнала пламени на одной и той же временной шкале. Если пульсация следует за повторяющимся изменением выходных сигналов управления, устраните механическую или управляющую причину, прежде чем пытаться построить новую кривую сгорания. Также следует проверить электронную систему управления соотношением на калибровку исполнительного механизма, точность обратной связи и целостность сохраненной кривой.

7. Пламя и печь входят в акустический резонанс.

В некоторых системах ударная волна в камере сгорания или дымоходе изменяет поток воздуха или местную топливную смесь. Это изменение влияет на выделение тепла, что, в свою очередь, усиливает ударную волну. В результате может возникать сильный, повторяющийся тон или колебание давления в узком диапазоне горения, даже если средние показания топлива и воздуха кажутся приемлемыми.

Подозрение на такое взаимодействие возникает, когда пульсация имеет стабильную частоту, появляется в одной и той же точке нагрузки, возвращается после проверки стандартных компонентов и чувствительна к условиям работы печи или дымовой трубы. Для решения проблемы могут потребоваться скоординированные изменения настроек горелки, конфигурации головки горелки, рабочего диапазона, давления в камере, заслонок, геометрии дымохода или других характеристик системы. Это инженерная проблема, и ее не следует решать путем случайных полевых регулировок.

Отделить пульсации сгорания от механических и технологических шумов.

Механическая вибрация часто начинается сразу после запуска вентилятора или насоса и может продолжаться во время продувки, когда пламя отсутствует. Ее частота обычно зависит от скорости вращения двигателя или вентилятора. Проверьте подшипники, муфты, зазоры между рабочим колесом вентилятора, опоры двигателя, ремни, панели и соединенные воздуховоды в соответствии с утвержденной процедурой технического обслуживания.

Пульсация горения обычно начинается с момента возникновения пламени, изменяется в зависимости от скорости горения и может сопровождаться соответствующим изменением давления в топке, сигнала пламени, давления топлива или показаний анализатора. Шум кипения или циркуляции со стороны воды возникает вслед за температурой котла, расходом и состоянием теплообменника, а не только с пламенем горелки. Запись последовательности предотвращает ошибочное восприятие проблемы с вентилятором, горелкой, топкой и циркуляцией как одной и той же неисправности.

Как диагностировать гул, возникающий при сгорании в котле

Для групп, решающих вопрос диагностики гула при сгорании в котле, наиболее полезным подходом является сохранение данных о работе котла и тестирование каждой неисправной зоны по отдельности. Следующая последовательность действий позволяет избежать изменения нескольких переменных до того, как будет установлена ​​причина неисправности.

1. Укажите точный этап работы. Зафиксируйте, возникает ли симптом во время продувки, зажигания, слабого импульса, модуляционного перехода, сильного импульса или выключения.
2. Зафиксируйте состояние горелки и котла. Захват сообщений контроллера, сигнала пламени, команды на запуск, давления или температуры, состояния блокировки безопасности, а также любых одновременных изменений технологического процесса.
3. Разделите механический шум и явления, связанные с пламенем. Определите, присутствует ли звук при работающем вентиляторе до подачи топлива, и найдите физический источник звука, не открывая охраняемые или герметичные зоны.
4. Динамическое измерение состояния топлива. При наличии симптома проверьте утвержденные точки измерения давления на входе, в регулируемом насосе или форсунке, а также температуру топлива, положение клапана и потребность в топливе в системе.
5. Измерьте состояние воздуха и печи. Зафиксируйте работу вентилятора, положение заслонки, давление воздуха, давление в печи, тягу и поведение вентилятора принудительной тяги в соответствующем диапазоне нагрузок.
6. Проведите анализ продуктов сгорания. Измеряйте требуемые значения параметров дымовых газов в стабильных точках нагрузки до, во время и после нестабильного участка. Не следует корректировать параметры, ориентируясь только на внешний вид пламени.
7. Проверьте конфигурацию горелки и совместимость камеры. Проверьте головные части, сопло или компоненты газораспределительного устройства, способ установки, уплотнения, размеры камеры, сопротивление печи и зазоры для пламени.
8. Проанализируйте тенденции управления и взаимодействие систем. Обратите внимание на колебания регулятора, движение сервопривода, колебания в технологическом контуре, запуск другой горелки или изменения тяги, совпадающие с волной давления.
9. Внесите одну контролируемую поправку и повторно протестируйте весь диапазон. Квалифицированный персонал, занимающийся вводом в эксплуатацию, должен задокументировать исходное состояние, изменения, а также окончательные результаты с точки зрения безопасности и сгорания.

Используйте схему симптомов для определения приоритетности проверок.

Эти закономерности указывают, с чего следует начать; они не доказывают причину. Одновременно может существовать более одной неисправности. Например, частично засоренный дымоход может уменьшить доступный запас воздуха, а нестабильный газовый регулятор усугубит возникающую при пожаре пульсацию.

Корректирующие действия должны быть предприняты после подтверждения причины.

Устранения шума недостаточно. Окончательная проверка должна подтвердить стабильное зажигание, стабильное сгорание во всех допустимых точках нагрузки, правильное отключение подачи топлива, повторяемую модуляцию, приемлемые выбросы, надежное обнаружение пламени и правильную работу всех предохранительных устройств.

Информация, необходимая для технической экспертизы

Заключение

Пульсация в промышленных горелках редко устраняется надежно изменением одного параметра подачи воздуха. Шум может возникать во время зажигания, стабильного горения, перехода модуляции или выключения, и каждый из этих вариантов указывает на необходимость проверки различных систем.

Для начала отделите особенности процесса горения от механических или технологических шумов. Затем измерьте подачу топлива, воздуха для горения, давление в печи, тягу, состав дымовых газов, сигнал пламени и положение органов управления при той же нагрузке, где возникает симптом. После того, как будут получены данные, указывающие на причину, могут быть предприняты следующие действия: техническое обслуживание, ремонт топливной или воздушной системы, повторный ввод в эксплуатацию, корректировка органов управления, работы по устранению тяги, восстановление горелки или проверка соответствия горелки и печи.