教案13(船舶辅助锅炉控制系统(2))

1、一、船舶辅锅炉的汽、水系统 二、船舶辅锅炉的运行和维护管理 三、船舶辅锅炉的自动控制 四、船舶辅锅炉系统的调试 课题十三、船舶辅助锅炉控制系统（课题十三、船舶辅助锅炉控制系统（2） 知识目标： 了解船舶辅锅炉的汽、水系统 了解船舶辅锅炉的运行和维护管理 了解船舶辅锅炉自动控制系统 能力目标： 具备船舶辅锅炉系统的调试能力 重点难点： 学会船舶辅锅炉系统的调试 解决方法： 通过详细的讲解，使学生掌握船舶辅锅 炉系统的调试方法。 一、船舶辅锅炉的汽、水系统 （1）炉水的自然循环 （2）影响蒸汽带水的因素 （3）汽、水系统常见故障 （1）炉水的自然循环 1.自然循环的基本原理 自然水循环动力 )(g

2、Hp sw 从上升管出口中心 到水包中心的高度 下降管内水的密度 上升管内汽、水混 合物的平均密度 重力加速度 自然循环的自补偿能力（循环动力）： 热负荷大的上升管含汽量多，循环动力也大， 故进水流量和循环流速也大。 热负荷小的上升管循环流速小，换热特别 弱的可能出现循环停滞甚至循环倒流甚至循环倒流，管子可 能被烧坏。 保证良好水循环的注意事项： (1)(1)减少或避免下降管带汽。减少或避免下降管带汽。 (2)(2)避免上升管受热不均匀避免上升管受热不均匀( (防止油在蒸发管束间燃烧，防止油在蒸发管束间燃烧， 蒸发管束及时除灰蒸发管束及时除灰) )。 (3)(3)避免上升管流动阻力过大（水垢）

3、。避免上升管流动阻力过大（水垢）。 (4)(4)避免用汽量突然改变避免用汽量突然改变( (增加或减小，引起工作汽压增加或减小，引起工作汽压 急剧降低或升高急剧降低或升高) )。 (5)(5)运行中不宜进行下排污运行中不宜进行下排污，否则会破坏水循环。，否则会破坏水循环。 (2)影响蒸汽带水的因素影响蒸汽带水的因素 蒸汽带水的危害：蒸汽带水的危害： 水中盐分加快管路设备的水中盐分加快管路设备的腐蚀腐蚀。 在蒸汽动力机械内引起在蒸汽动力机械内引起水击水击。 对于装有过热器的锅炉，蒸汽带水进入过热器，水在对于装有过热器的锅炉，蒸汽带水进入过热器，水在 过热器中被加热蒸发，溶解在水中的盐分沉积在过热器

4、过热器中被加热蒸发，溶解在水中的盐分沉积在过热器 内壁上，使内壁上，使过热器管子烧坏过热器管子烧坏。 1.影响蒸汽带水的因素 汽包的沸水中存在大量汽泡使水膨胀，汽包中 的实际水位比水位计指示水位高。 蒸发平面 分离高度 分离高度越大，重力 分离作用越强，但超 过0.50.6m时，影响 很小。 (1)汽水分离高度 锅炉负荷增加，蒸汽速度、带水量增加。锅 炉超过 临界负荷临界负荷时蒸汽带水量剧增。 (2)锅炉负荷(用汽量) 临界含盐量随锅炉工作压力升高而降低，因为 压力升高时泡沫的体积变小，泡膜变厚，强度 提高，泡沫寿命延长，容易产生汽水共腾。 (3)炉水含盐量 炉水含盐量达到一定值时，炉水表面形

5、成很厚 的泡沫层，形成汽水共腾。 （3）汽、水系统常见故障 除 自然水循环故障、蒸汽携水过多 尚有： 1.失水 2、满水、满水 3、受热面管子破裂、受热面管子破裂 1.失水：锅炉水位低于最低工作水位，会使上 部受热面失去炉水冷却而烧坏。 (1)如叫水时水位计来水，可迅速加大给水，因 为水位仍在水位计通水管之上。 (2)如叫水不来，应立即停炉，千万不能向炉内 补水，以防炽热的受热面突遇冷水而爆裂，甚 至招致锅炉爆炸。待冷却后进一步检查受热面 损坏程度，并查明和排除给水不足原因，酌情 处理。 2.满水：锅炉水位高于最高工作水位。会使所供 蒸汽大量携水，导致水击、腐蚀管路设备。 (1)立即停止送汽，

6、进行上排污，直到水位正常； (2)同时开启蒸汽管路和设备上的泄水阀； (3)排除水位自动控制系统故障。 3.受热面管子破裂 如不太严重，可暂时监视使用。除已严重 失水外，可继续给水，保持水位。如水位下 降较快，应立即停炉(不应立即放水)，在停 炉尚有汽压时查明漏水部位。锅炉冷却后， 将炉中的水放尽，进入炉内堵管。 结垢严重、水循环不良导致管壁过热或管路腐 蚀严重或失水烧毁。现象：使水位、汽压迅 速降低；，烟囱冒“白烟”(水雾)；有时 能听到异常声音。 (1)水管锅炉可用钢制锥塞（涂白铅油）堵住破 管两端，借助蒸汽压力保证严密性。 (2)烟管锅炉(直管)可用堵棒将破管堵死，（堵棒 盖板与管板间加

7、石棉垫片，收紧堵棒）。 堵管数目不宜过多，堵管后应进行水压试验。 堵管方法： 二、船舶辅锅炉的运行和维护管理 （1）锅炉的运行管理 （2）低温腐蚀和积灰复燃 （3）锅炉的水质控制 （4）锅炉停用时的保养 （5）锅炉的清洗 （6）锅炉的检验 （1）锅炉的运行管理 5.停用放空 4.停火留汽 3.运行中的管理 2.点火升汽 1.冷态点火前的准备 1.冷态点火前的准备 长时间停炉后或大修后的点火称为长时间停炉后或大修后的点火称为冷态点火冷态点火。 (2)上水前检查化验水质，加入水处理药剂。水温和汽上水前检查化验水质，加入水处理药剂。水温和汽 包壁面温差不宜超过包壁面温差不宜超过60oC(最高最高90

8、oC)。 (3)上水时，先、后使用两套给水系统，检验其功效。上水时，先、后使用两套给水系统，检验其功效。 烟管锅炉上水至水位计的高水位；水管锅炉上水至水烟管锅炉上水至水位计的高水位；水管锅炉上水至水 位计的低水位。位计的低水位。 (1)整体检查与准备：本体、受热面、耐火砖墙等完整体检查与准备：本体、受热面、耐火砖墙等完 好；辅助设备和自控系统正常；大修后点火准备好灭好；辅助设备和自控系统正常；大修后点火准备好灭 火设备。火设备。 (4)上水时检查水位计：完好、清晰；水位计指示正确；上水时检查水位计：完好、清晰；水位计指示正确； 上水结束后观察半小时水位不降。上水结束后观察半小时水位不降。 2.

9、点火升汽 (1)检查油柜油量和油温，放残；检查油柜油量和油温，放残；停汽阀关紧后开停汽阀关紧后开1/4 圈，防止受热咬死圈，防止受热咬死。 (3)点火前，预扫风点火前，预扫风5min5min以上。点火失败再次点火以上。点火失败再次点火 时仍要进行预扫风至少时仍要进行预扫风至少3min3min。多次点火失败时，应。多次点火失败时，应 查明原因排除故障后再点火。万一发生爆炸回火，查明原因排除故障后再点火。万一发生爆炸回火， 应立即关闭燃油速闭阀应立即关闭燃油速闭阀(机旁的机旁的)并停油泵，以防造并停油泵，以防造 成火灾。成火灾。 (2) “手动控制手动控制” 点火，正常运行后改点火，正常运行后改“

10、自动自动控控 制制” 。 (1)点火成功后检查燃烧点火成功后检查燃烧(初期冒黑烟正常初期冒黑烟正常)。 (2)放空气阀冒汽后关闭放空气阀冒汽后关闭。 (3)汽压汽压 0.5MPa之前对拆卸过螺栓再次上紧之前对拆卸过螺栓再次上紧(附件、附件、 人孔和手孔。人孔和手孔。 (4)升汽过程冲洗水位计数次升汽过程冲洗水位计数次，使水位计逐渐加热，使水位计逐渐加热， 也防止水位计堵塞。也防止水位计堵塞。 点火后的工作 (5)点火升汽阶段要尽可能缓慢点火升汽阶段要尽可能缓慢(蓄水量越大，时间越蓄水量越大，时间越 长长)(从点火到产生汽压时间约占到满压时间从点火到产生汽压时间约占到满压时间2/3)。蒸。蒸 发

11、量为发量为12t/h的辅锅炉烟管的辅锅炉烟管2h，水管，水管15min。 (6)升汽过程中，火管锅炉分数次底部排污，放出底升汽过程中，火管锅炉分数次底部排污，放出底 部低温水；部低温水；汽压达到工作汽压后，汽压达到工作汽压后，应进行表面排污，应进行表面排污， 供汽前然应暖管供汽前然应暖管(减轻水击、热应力将蒸汽阀稍开，减轻水击、热应力将蒸汽阀稍开， 供汽加热管路，同时开启泄水阀供汽加热管路，同时开启泄水阀)，不少于不少于1520min。 (7)如果两台锅炉同时投入工作，应先使两者如果两台锅炉同时投入工作，应先使两者汽压相汽压相 同后再并汽同后再并汽。如果升汽锅炉与另一台工作锅炉并汽，。如果升汽

12、锅炉与另一台工作锅炉并汽， 升汽升汽(待并待并)锅炉中的汽压应比主蒸汽管中汽压高出锅炉中的汽压应比主蒸汽管中汽压高出 0.05MPa再并汽。再并汽。 3.运行中的管理 水位 汽压 油压 油温 风压 观察温度计、压力表观察温度计、压力表，注意保持指示正确，注意保持指示正确 水位计观察水位计观察在正常范围波动；定时冲洗在正常范围波动；定时冲洗 （1）注意观察并保持）注意观察并保持运行参数、燃烧运行参数、燃烧正常：正常： 燃烧燃烧炉内火焰稳定，火炬形状、火色正常，无火炉内火焰稳定，火炬形状、火色正常，无火 星，炉内烟色半透明；烟囱排烟烟色正常、无烟灰星，炉内烟色半透明；烟囱排烟烟色正常、无烟灰 (2

13、)防止熄火：经常对防止熄火：经常对油柜油柜放残，放残，定期清洗燃油日用柜，定期清洗燃油日用柜， 防止油柜的蒸汽加热管漏泄。防止油柜的蒸汽加热管漏泄。 (3)多燃烧器锅炉管理：低负荷运行时，首先停用靠近多燃烧器锅炉管理：低负荷运行时，首先停用靠近 炉膛出口或炉底的燃烧器，使用位于炉膛中央的燃烧炉膛出口或炉底的燃烧器，使用位于炉膛中央的燃烧 器。器。某个燃烧器停用某个燃烧器停用时应立即抽出喷油器，关闭风门时应立即抽出喷油器，关闭风门 稍留缝隙稍留缝隙，让漏风冷却配风器。如，让漏风冷却配风器。如所有燃烧器停用，所有燃烧器停用， 应关闭风门和风道应关闭风门和风道，以防冷空气流入炉膛使炽热的耐，以防冷空

14、气流入炉膛使炽热的耐 火砖墙损坏或引起水管胀接处漏泄。火砖墙损坏或引起水管胀接处漏泄。 (4)坚持坚持水处理水处理制度，防止锅炉结垢和腐蚀。制度，防止锅炉结垢和腐蚀。 4.停火留汽 锅炉暂时不需供汽，但保持备用状态锅炉暂时不需供汽，但保持备用状态。 (1)停火前改用柴油，或重油始终循环。停火前改用柴油，或重油始终循环。 (2)留汽期间改自动控制为留汽期间改自动控制为手动控制手动控制。 (3)有压缩空气吹扫系统的应将喷油嘴吹扫干净。有压缩空气吹扫系统的应将喷油嘴吹扫干净。 (4)加水至水位计最高水位加水至水位计最高水位，以免看不到水位。，以免看不到水位。 (5)停火后半小时下排污停火后半小时下排

15、污，排污后化验炉水。，排污后化验炉水。 (6)停火留汽期间停火留汽期间应间断点火，保持汽压，防止空气应间断点火，保持汽压，防止空气 漏入漏入。保压最高压力为工作汽压下限，不可过高。保压最高压力为工作汽压下限，不可过高) 。 5.5.停用放空停用放空 当锅炉要内部检查或需检修而停炉时，切断电源，关当锅炉要内部检查或需检修而停炉时，切断电源，关 闭停汽阀、给水阀，让锅炉闭停汽阀、给水阀，让锅炉自然冷却自然冷却。 当锅炉无汽压时，打开空气阀以免锅筒内产生真空。当锅炉无汽压时，打开空气阀以免锅筒内产生真空。 一般只有当一般只有当炉水温度降至炉水温度降至50oC时可打开底部排污阀放时可打开底部排污阀放

16、空炉水空炉水。水管。水管 锅炉在紧急时可在汽压降至锅炉在紧急时可在汽压降至0.5MPa时时 放空。放空。 (2)防止低温腐蚀和积灰复燃防止低温腐蚀和积灰复燃 1. 低温腐蚀低温腐蚀：烟气中的烟气中的硫酸蒸气硫酸蒸气在温度低于其露点时在温度低于其露点时结结 酸露酸露引起的腐蚀，可发生在引起的腐蚀，可发生在烟气温度较低区域烟气温度较低区域(500oC) 的受热面的受热面烟气侧；在壁温烟气侧；在壁温低至烟气中水蒸气露点低至烟气中水蒸气露点(约约 60oC )时时腐蚀速度急剧加快腐蚀速度急剧加快。 SSO2 SO3 H2SO4 防止措施： (1)防止尾部受热面温度过低，低负荷时使烟防止尾部受热面温度过

17、低，低负荷时使烟 气旁通。气旁通。 (2)改善燃烧工况，采用低过剩空气系数。改善燃烧工况，采用低过剩空气系数。 (3)及时进行吹灰。及时进行吹灰。 2.2.防止积灰防止积灰堵塞堵塞和着火复燃和着火复燃 积灰的来源：积灰的来源：燃烧不良产生大量的碳粒燃烧不良产生大量的碳粒(主要成分主要成分)； 燃油中的灰分燃油中的灰分(硫、钠、钒、钙硫、钠、钒、钙等盐类等盐类)。 着火复燃着火复燃Afterburn：积灰中的可燃物在烟道中积灰中的可燃物在烟道中 重新着火燃烧的现象。会把受热面烧毁重新着火燃烧的现象。会把受热面烧毁。 积灰的危害：积灰的危害：吸收酸露和水分，加重吸收酸露和水分，加重(低温低温)腐蚀

18、；妨腐蚀；妨 碍传热；堵塞烟道；着火复燃烧坏受热面碍传热；堵塞烟道；着火复燃烧坏受热面。 着火复燃常发生停火一段时间之后着火复燃常发生停火一段时间之后，不是在运，不是在运 行过程中（停火后积炭氧化发热自燃）。行过程中（停火后积炭氧化发热自燃）。 防止措施 (1)保证良好燃烧保证良好燃烧。 (2)及时吹灰，定期水洗及时吹灰，定期水洗。 (3)停炉后防止空气漏入烟道停炉后防止空气漏入烟道。 (4)着火复燃用着火复燃用蒸汽灭火蒸汽灭火。 (3)锅炉的水质控制 () 目的：减轻结垢、防止腐蚀、防止汽水共腾。 给水带入锅炉的盐分和杂质在锅炉中积累， 使水质变差，必须处理，以保持水质。 (4)锅炉停用时的

19、保养 1.满水保养法 锅炉停用时间较长，但不超过1个月。将汽、水 空间全部充满不含氧的碱性水以防腐蚀。要点： 驱气、碱度 (1)开空气阀，供入加碱性药物(氢氧化钠、碳酸钠、磷 酸钠)的水。 (2)水加满前点火燃烧使水沸腾，驱除空气和水中氧气。 (3)空气阀冒蒸汽后关闭，压力达到0.30.5MPa。冷却后， 压力可降至0.180.35MPa，空气不能漏入。 (4)如超过1个月，放部分水加热驱氧，化验碱度。 2.干燥保养法 锅炉停用时间超过1个月或需内部检修时采用干 燥保养法。要点：内部干燥，防止潮气腐蚀。 (1)放空炉水，打开人孔门，用小火加热干燥。 (2)在锅筒和联箱中用开口容器放置干燥剂(无

20、水氯化钙， 1kg/m3;硅胶，4kg/m3)。 (3)长时间保养应清除水垢、烟灰。 (5)锅炉的清洗 1.水垢的清洗 (1)机械清洗法 (2)碱洗法 (3)酸洗法 2.烟灰的清洗 (1)吹灰器除灰 (2)机械法除灰 (3)水洗法除灰 1.水垢的清洗 水垢表观原因 水垢厚度超过2mm，呈结晶状态，并牢牢地附在金属表面上 炉水硬度太高，过剩磷酸根不足，钙、镁离子未完全转化 水垢厚而不紧密，略带半透明的大晶粒，放在水中易破碎 炉水含盐量过大，排污不够或海水漏入系统 水垢是光滑薄瓷片状且坚硬炉水含硅盐 水垢薄，用刮刀、钢丝刷、管刷等工具。 水垢较薄时可使用磷酸钠煮洗。 结束煮洗排污后补水时补入磷酸钠

21、。 (1)机械清洗法 碱液对铜腐蚀，碱洗前将接触液体的铜件换下。 使用Na2CO3和NaOH混合投入煮洗。保持最高 水位，周期性地使汽压在00.3MPa变动，使水 垢松动。定期上排污(每降至0.1MPa时)。碱度 不再下降时，即可结束煮洗。 (2)碱洗法（煮洗）（煮洗） 所用盐酸溶液浓度与水垢性质有关。若水垢主要 是碳酸钠，2%；若水垢主要是硫酸钠和硅酸钠， 2%10%；顽固水垢， 2%，加入NaF和HF2030g。 水温2040oC强制循环强制循环清洗。 酸洗时，随时检测酸液浓度，盐酸浓度减小表 示除垢正在进行，需补充盐酸恢复到初始值， 直到浓度不变结束。酸洗结束后，用淡水冲洗 锅炉，再用热

22、碱水(中和)和热淡水清洗。 (3)酸洗法 (盐酸） 效果好、腐蚀大 溶液是否 循环 是否 加热 是否 补充 结束标 志 后续工作 碱 洗 碳酸钠 氢氧化钠 否加热 (汽压 00.3) 否碱度不 变化 简单 酸 洗 盐酸强制 循环 (专用) 否补充 恢复 浓度 酸浓度 不变 复杂(碱 液中和、 水洗) 关于碱洗和酸洗(洗炉)的几点定性比较： 2.烟灰的清洗 燃油锅炉一般在排烟温度明显升高时或送风 机风压明显升高时(1020oC或1020mmHg)，进 行除灰。 (1)吹灰器除灰 (2)机械法除灰 (3)水洗法除灰 吹灰器有单喷嘴、多喷嘴，用蒸汽或压缩空气。 单喷嘴单喷嘴 多喷嘴多喷嘴 (1)吹灰

23、器除灰 a.应吹扫整个受热面，按烟气流动方向逐个开 蒸汽阀，不易中途停顿。 b. 吹灰器用汽量大，应加强燃烧。 c.吹灰器的蒸汽阀要保持严密防止漏汽。 d.不宜在低负荷下吹灰(使炉膛温度下降、燃烧 恶化、烟气在滞留区自燃)。 e.吹灰时将自动燃烧改为手动燃烧。 f.仍须定期停炉用机械法或水洗阀除灰。 g.水管锅炉可在运行中或停炉后吹灰。 关于吹灰器的几点说明： a. 吹灰气体中有凝水。 b.吹灰过于频繁。 c.吹灰蒸汽压力太高。 d.烟气流速太高。 吹灰器吹灰可能引起管子腐蚀或刷蚀，因为： 声波吹灰器的原理，是将一定强 度的声波，送入运行中的锅炉体 内，各种可能积灰结渣的空间区 域，通过声能量

24、的作用，使这正 些区域中的空气分子与粉尘颗粒， 产生振荡，破坏和阻止粉尘粒子， 在热交换器表面或粒子之间的结 合，使之始终处于悬浮流化状态， 以便烟气或重力将其带走。 声波吹灰器 (2)机械法除灰 使用小锤、凿子、刮刀或压缩空气喷枪除灰。 (3)水洗法除灰 灰渣溶于水，在其它方法无效时或难于接近的部 件使用水枪水流冲洗；水温6590oC0.20.3 MPa。 a. 要消耗大量淡水。 b. 水漏入会使耐火砖损坏。 c. 溶解的灰渣为酸性，腐蚀管路和锅筒。 d. 对电气设备和线路可能损坏，须严加保护。 e. 可借助吹灰器进行，水中加入碱性化合物效果更好。 f. 污水有腐蚀作用，时间不易过长，不易中

25、途停顿。 六、锅炉的检验 检验内容包括锅炉本体及主要部件、主要附件、 指示仪表。设计压力大于0.35MPa且受热面积大 于4.65m2的锅炉：炉龄8 年，1年一次。检验由验船师进行。 1. 检验期限 2. 检验准备 (1)隔断与其它锅炉的蒸汽管路和给水管路， 用铁丝将所关的截止阀绑住，挂上告示牌。 (2)锅筒内有人工作时，锅筒外应有人照明。 (3)对内部进行充分通风保证足够空气。 (4)锅筒内不允许明火照明，照明灯不超过24V。 (5)锅筒内禁止吸烟，易燃物不准带入锅筒。 (6)无关用品和易燃物不准带入锅筒内，带入 的工具和物件要清点登记并用小盒存放。 3.检验项目 (1)安装附件的孔口边缘和

26、人孔边缘内侧。 (2)人孔盖及其横梁上的孔有无变形。 (3)蒸汽空间管壁有无腐蚀。 (4)锅筒封头弯角处及给水管连接处有无裂纹。 (5)受热面管子鼓疱、变形(下垂量不许超过管径2 倍、管距变化不超过2535%，管端扩接处烟气 侧有盐渍应重新扩管)和腐蚀麻点。 (6)锅筒、联箱厚度。 (7)其它检验项目。 水垢形态推断 水垢呈深红色或深褐色条纹，其 余地方为均匀的淡黄色 有细微裂纹存在 水垢因含有氧化铁成分，为局部 的深色 局部腐蚀 水垢呈褐色，易脱落，下面有黑 色氧化铁 腐蚀处于活化阶段 水垢牢固地贴在麻点上，颜色淡 停止腐蚀的麻点 4.检验锅炉的腐蚀和裂纹 检查腐蚀和裂纹，应在水垢未清除之前

27、进行，因为此 时腐蚀和裂纹可通过水垢表面特征显示。在水位波动 区域容易产生腐蚀。 腐蚀麻点深度测量方法 压铅法：将软合金压入麻点，用手锤敲平，取 出测量厚度。 金属浇铸法：将低熔点金属(如焊锡)熔化后注 入麻点中，凝固后取出测量其厚度。 测量结果处理方法 锅筒等厚度普遍减薄10%验算强度， 降压使用 腐蚀减薄不超过30%，面积2500cm2堆焊修补(焊 补应预热且 焊后保温) 腐蚀减薄超过30%，但凹坑直径不超 过3倍厚度、坑距不小于120mm 裂纹的检查 (1)通过水垢的颜色判断裂纹位置 (2)煤油白粉法：用14%的硫酸浸蚀需检查处， 然后用煤油浸湿，25min后擦干，涂上白粉， 煤油会透过

28、白粉显示裂纹。 (3)超生波探伤法：使用超生波探伤仪。 原则上不许有裂纹。如仅少数裂纹且未穿透可 焊补；若多处裂纹且深度大，考虑换新。 5.水压试验 (1)锅炉大修后或检验时发现有必要或长期停用 后进行试验。 (3)安全阀用专用夹具锁紧，不能用调紧弹簧的 方法。取下不能承受超压的零件和仪表。 (4)打开空气阀，用手摇泵向锅筒内充水，确认 排污阀和泄放阀无漏泄，空气阀溢水后关闭。 加至试验压力保持5min压力不下降合格。 (2)水压试验压力为1.25倍锅炉设计压力，大修 后试验压力为1.5倍锅炉设计压力。 压压 力力 开开 关关 (水位电极水位电极) 加药棒加药棒 控制管控制管(温控仪温控仪)

29、压力开关压力开关 给水泵给水泵 点火变压器点火变压器 喷喷 嘴嘴 风门执行器风门执行器 三、船舶辅锅炉的自动控制 （1）锅炉水位的自动调节 （2）蒸汽压力的自动控制 （3）燃烧的控制程序 （4）警报及保护环节 （1）锅炉水位的自动调节 锅炉在运行期间，炉水中有一部分是汽泡， 这种汽泡不断在受热面上形成，随后脱离受热 面 升起并进入锅炉的蒸汽空间。对于现代船用锅炉， 水面下的总蒸汽量可达到全部水容积的1520 。水面下的蒸汽总量与锅炉的蒸发量和汽压有 关，蒸发量越大、汽压越小，水面下 的蒸汽总容 积就越大，因此锅炉在稳定工况时，水位与水面 下的蒸汽容积有关。锅炉在过渡工况时，水位不 仅受蒸发量和

30、给水量的影响，而且还受水面下蒸 汽容积变化的影响。特别是在负 荷突然变化的短 时间内，水位的变动主要取决于水面下蒸汽容积 的变化。 这是因为锅炉在运行 时，炉水温度接 近于锅炉压力下的饱和蒸汽温度。假如蒸 汽流量突然增大，而炉膛中的燃烧情况还 未来得及随之变化，锅炉汽压就要降低， 蒸汽的饱和温度也随之下降，这样会使水 面下蒸 汽比容增大，造成水面下蒸汽总容 积增大；另外，由于炉水变成过热水，将 产生更多汽泡 也使水面下蒸汽容积增大。 由于这种自蒸发现象，尽管在蒸汽流量大 于给水量的情况下，水位 却虚假地上升。 反之，当锅炉负荷突然减小时，尽管给水 量大于蒸汽流量，水位会虚假地下降。 双冲量给水

31、在水位自动控制中的作用双冲量给水在水位自动控制中的作用 仅仅根据锅炉水位来控制给水阀开度的控制 系统称为单冲量水位控制。它是连续给水自动 控 制中最简单、最基本的一种形式。在蒸汽压力较 高、负荷变动较大、炉水容积相对小的情况 下， 只用单冲量水位控制会在短时间内加大蒸汽流量 与给水量之间的差值。这时采用双冲量的 水位控 制对克服虚假水位能取得良好效果。其控制原理 如图 1-4-1 所示。它的检测装置有两个： 一个是 检测水位变化的水位冲量信号 3；另一个是检测 蒸汽流量变化的蒸汽流量冲量信号 4。 这两个冲 量信号都送到双冲量调节器 5。 蒸汽流量信号是前馈信号，它与扰动变化大 小成比例， 控

32、制作用在扰动发生的同时就产生， 而不是等到扰动引起被控量发生波动后才产生， 因此采用 前馈控制可以改善控制的质量。对于双 冲量给水自动控制系统，当蒸汽流量发生变化时， 就给 调节器发去一个信号，使给水量和蒸汽量同 方向变化，因此可以减小或抵消由于虚假水位现 象 而使给水量与蒸汽流量相反方向变化的误动作， 使调节阀一开始就向正确的方向移动，从而减 小 了给水量和水位的波动，缩短了调节时间，可以 改善水位的控制品质。 船用水管主锅炉，常采用双冲量，甚 至是三冲量（水位、蒸汽流量和给水量作 为调节器的 输入量）的给水调节器。而船 用辅锅炉，大多数采用单冲量或双冲量水 位控制系统。 双回路给水在水位自

33、动控制中的作用双回路给水在水位自动控制中的作用 油轮锅炉给水系统通常由汽轮机 给水泵从热水井把 水抽出来，经给水 调节阀打进锅炉里去。控制给水量可 通过改变给水阀的开度来实现。 但对汽轮机给水泵来说，如果蒸汽调节阀开度不变， 则泵浦的排量基本不变，不管开大或关小给水阀，进入锅 炉的给水量基本 上是不变的，因此仅仅改变给水阀的开 度往往达不到控制给水量的目的。这样，锅炉水 位连续 自动控制系统除了具有根据水位偏差 和蒸汽流量双冲量 来控制给水阀开度的水位控制回路外，还应设有维持给水 阀前后压差 恒定的给水差压控制回路。这样，给水量就 直接与给水阀的开度成比例了。其控制原理 如图 1-4-2 所

34、示。 若锅炉水位低于给定值，水位调节器 1 输出的控制信号开大给水阀 3。由于给水 阀 开大使其前后压差减小，给水差压调节 器输 出的控制信号开大蒸汽调节阀 4，提 高汽轮 机给水泵的转速，使给水阀前后压 差保持恒 定。有的锅炉还有给水温度控制， 如果、给 水系统用除氧器代替给水加热器， 则还要有除氧器压力和水位控制。 （2）蒸汽压力的自动控制蒸汽压力的自动控制 锅炉气压稳定的前提是必须保持蒸发量和送汽锅炉气压稳定的前提是必须保持蒸发量和送汽 量能量的平衡。燃烧过程自动调节的主要任务是使量能量的平衡。燃烧过程自动调节的主要任务是使 锅炉汽压维持在规定值或是在规定的允许范围之内；锅炉汽压维持在规

35、定值或是在规定的允许范围之内； 同时为了保证燃烧良好，必须使供风量与供油量相同时为了保证燃烧良好，必须使供风量与供油量相 适应。蒸汽压力的自动控制主要有双位控制和比例适应。蒸汽压力的自动控制主要有双位控制和比例 控制两种。控制两种。 双位控制系统双位控制系统 燃烧系统的双位控制，就是汽压上升至设定燃烧系统的双位控制，就是汽压上升至设定 值上限时，停止燃烧；而汽压下降至设定值的下值上限时，停止燃烧；而汽压下降至设定值的下 限时，点火燃烧。采用双位控制系统，锅炉的点限时，点火燃烧。采用双位控制系统，锅炉的点 火和熄火比较频繁。火和熄火比较频繁。 锅炉内的蒸汽压力作用于压力双位调节器，实锅炉内的蒸汽

36、压力作用于压力双位调节器，实 际上它是一个压力继电器。际上它是一个压力继电器。 只有蒸发量小、负荷较稳定的锅炉比较适宜只有蒸发量小、负荷较稳定的锅炉比较适宜 采用双位自动控制系统。对于货轮辅助锅炉，由采用双位自动控制系统。对于货轮辅助锅炉，由 于产生的蒸汽仅用于加热燃油、滑油以及日用生于产生的蒸汽仅用于加热燃油、滑油以及日用生 活用，它的蒸发量小（一般小于活用，它的蒸发量小（一般小于5th）、蒸汽压）、蒸汽压 力低（一般低力低（一般低1MPa），对蒸汽压力的波动要求不），对蒸汽压力的波动要求不 高，一般都采用双位控制。高，一般都采用双位控制。 为了弥补双位自动控制系统只有最大和零两种为了弥补双

37、位自动控制系统只有最大和零两种 输出的特点，可采用多位调节系统。其特点主要是输出的特点，可采用多位调节系统。其特点主要是 除了设置一个具有相当于锅炉高负荷喷油量的主喷除了设置一个具有相当于锅炉高负荷喷油量的主喷 油器外，还配置了一个相当于锅炉低负荷喷油量的油器外，还配置了一个相当于锅炉低负荷喷油量的 辅助喷油器（甚至还有主喷油器带两个可切换使用辅助喷油器（甚至还有主喷油器带两个可切换使用 的喷油器），辅助喷油器一般兼作点火喷油器，各的喷油器），辅助喷油器一般兼作点火喷油器，各 喷油器配合不同的风量运行时，可有不同的产汽量。喷油器配合不同的风量运行时，可有不同的产汽量。 采用多位调节系统可以使锅

38、炉不须经常点火和熄火，采用多位调节系统可以使锅炉不须经常点火和熄火， 提高了运行安全性。提高了运行安全性。 比例控制系统比例控制系统 对于用汽量比较大的船舶，特别是大容量的油轮，因对于用汽量比较大的船舶，特别是大容量的油轮，因 为加热货油、驱动货油泵、锅炉给水泵等蒸汽辅机以及洗为加热货油、驱动货油泵、锅炉给水泵等蒸汽辅机以及洗 舱都需要大量蒸汽，锅炉的蒸发量大，需要汽压稳定，故舱都需要大量蒸汽，锅炉的蒸发量大，需要汽压稳定，故 其蒸汽压力的自动控制多采用比例其蒸汽压力的自动控制多采用比例-积分环节，使喷油量积分环节，使喷油量 与供汽量相适应，并使喷油量和供风量保持固定比例关与供汽量相适应，并使

39、喷油量和供风量保持固定比例关 系，使汽压基本稳定在设定值，实现无差调节。系，使汽压基本稳定在设定值，实现无差调节。 比例控制系统方框图比例控制系统方框图 比例控制系统结构图比例控制系统结构图 （3）燃烧的程序控制）燃烧的程序控制 锅炉的程序控制是指对锅炉的起动和停锅炉的程序控制是指对锅炉的起动和停 止按预先设定好的时间顺序进行的自动控止按预先设定好的时间顺序进行的自动控 制，它属于时序程序控制系统制，它属于时序程序控制系统 下图是船舶锅炉的典型程序控制方案框下图是船舶锅炉的典型程序控制方案框 图。图。 在程序控制系统中，其主要元件包括信在程序控制系统中，其主要元件包括信 号发送器、时序控制器，

40、点火变压器及点号发送器、时序控制器，点火变压器及点 火电极和火焰传感器。火电极和火焰传感器。 船舶锅炉的典型程序控制方案框图船舶锅炉的典型程序控制方案框图 信号发送器信号发送器 信号发送器包括手动信号发送器和自动信号发送器。信号发送器包括手动信号发送器和自动信号发送器。 前者一般采用按钮和选择开关。后者采用各种自动继电前者一般采用按钮和选择开关。后者采用各种自动继电 器（俗称开关），如压力继电器、温度继电器、液位继器（俗称开关），如压力继电器、温度继电器、液位继 电器等。用它们来接通或断开控制电路，以完成程序控电器等。用它们来接通或断开控制电路，以完成程序控 制的起动和停止。制的起动和停止。

41、时序控制器时序控制器 时序控制器是辅助锅炉程序控制的核心部分。它根据时序控制器是辅助锅炉程序控制的核心部分。它根据 起动信号发送器送出来的电信号接通或切断电路，或根据起动信号发送器送出来的电信号接通或切断电路，或根据 规定的时间来接通或切断电路。目前时序控制器有有触点规定的时间来接通或切断电路。目前时序控制器有有触点 控制器、无触点控制器、可编程序控制器和微型计算机控控制器、无触点控制器、可编程序控制器和微型计算机控 制器。制器。 有触点时序控制器：船上用得较多的主要有多回有触点时序控制器：船上用得较多的主要有多回 路时间继电器和凸轮式时间继电器两种，它们的工作原理路时间继电器和凸轮式时间继电

42、器两种，它们的工作原理 类似。下图是多回路时间继电器的结构简图。类似。下图是多回路时间继电器的结构简图。 多回路时间继电器的结构简图多回路时间继电器的结构简图 1-微型同步电机；2-电磁线圈离合器；3-减速器；4-标度盘； 5-复位弹簧；6-爪形块；7-电触点 无触点时序控制器：无触点时序控制器是利无触点时序控制器：无触点时序控制器是利 用晶体管的开关特性，使晶体管工作在饱和或截止用晶体管的开关特性，使晶体管工作在饱和或截止 状态，从而控制继电器通电或断开。延时作用是根状态，从而控制继电器通电或断开。延时作用是根 据电容充放电原理组成的据电容充放电原理组成的RC延时环节来实现的。延时环节来实现

43、的。 点火变压器及点火电极点火变压器及点火电极 船用的自动点火装置，大部分通过点火船用的自动点火装置，大部分通过点火 变压器，将变压器，将380V的交流电压升至的交流电压升至8000V或或 10000V，然后在点火电极两端利用高压电尖，然后在点火电极两端利用高压电尖 端放电。产生火花点火。点火电极是两根为端放电。产生火花点火。点火电极是两根为 2mm的镍铬合金丝，它用耐高压电的瓷套管的镍铬合金丝，它用耐高压电的瓷套管 绝缘，固定在喷油器上。绝缘，固定在喷油器上。 火焰传感器火焰传感器 火焰传感器用于监测炉膛内有无火焰，以便在锅炉起火焰传感器用于监测炉膛内有无火焰，以便在锅炉起 动点不着火或正常

44、燃烧突然熄火时的报警和执行停炉保护动点不着火或正常燃烧突然熄火时的报警和执行停炉保护 程序，它是保证锅炉可靠运行的关键。辅助锅炉中常用的程序，它是保证锅炉可靠运行的关键。辅助锅炉中常用的 火焰传感器主要有光敏电阻、光电池和紫外线检测管。火焰传感器主要有光敏电阻、光电池和紫外线检测管。 （4）警报及保护环节）警报及保护环节 在辅助锅炉运行过程中，为了达到安全、可靠、在辅助锅炉运行过程中，为了达到安全、可靠、 无人值班的目的，除了对锅炉水位与燃烧采用自动无人值班的目的，除了对锅炉水位与燃烧采用自动 控制外，还必须对各种危险工况采取安全保护措施。控制外，还必须对各种危险工况采取安全保护措施。 当设置

45、安全保护装置后，一旦在锅炉点火、升汽或当设置安全保护装置后，一旦在锅炉点火、升汽或 运行中产生异常情况，相应的感受元件就能检测故运行中产生异常情况，相应的感受元件就能检测故 障产生的原因，并发出声光报警，迫使锅炉熄火，障产生的原因，并发出声光报警，迫使锅炉熄火， 后扫风，以免产生各种事故，导致锅炉及各种设备后扫风，以免产生各种事故，导致锅炉及各种设备 的损坏甚至伤及人身安全。的损坏甚至伤及人身安全。 对于不同类型的祸炉，主要有以下几种安全保护环节：对于不同类型的祸炉，主要有以下几种安全保护环节： 极限低水位：由液位控制器检测；极限低水位：由液位控制器检测； 蒸汽压力过高：由压力调节器检测；蒸汽

46、压力过高：由压力调节器检测； 点火失败、异常熄火：由火焰传感器检测；点火失败、异常熄火：由火焰传感器检测； 燃油压力过低：由油路压力继电器检测；燃油压力过低：由油路压力继电器检测； 燃油温度过高或过低：由温度调节器检测；燃油温度过高或过低：由温度调节器检测； 电动机过载：由热继电器检测。电动机过载：由热继电器检测。 四、锅炉系统的调试 （1）调试前的准备工作 （2）锅炉系统的安装情况的检查 （3）安装方式及系统完整性检查 （4）通电前的检查工作 （5）通电调试过程 （1）调试前的准备工作 1、图纸资料的准备 船舶辅助锅炉随机资料、电气原理图、锅炉电气系统 图、锅炉系统电气接线图、铂电阻温度对照

47、表。 2、仪器仪表的准备 根据锅炉原理及经验一般应准备500V绝缘摇表、万用 表、铂电阻校验仪（或标准电阻箱）、毫安发生器、钳形 电流表。 3、材料及现场的准备 酒精、白纱布、组合工具、绝缘胶带、校验用电水壶 或电加热炉、手压泵、合适规格连接头，压力表头（量程 合适）、手电筒等。环境要求现场清洁、无大的粉尘，有 足够亮度的照明或临时照明，安全警示牌等。 （2）锅炉系统的安装情况的检查 1、船舶辅求助锅炉系统电源部分主配电板的 安装接线应该全部结束，要具备向锅炉供 电的条件。 2、锅炉控制箱（柜）按照安装质量要求安装 结束，接地正确可靠。电缆敷设完且接线 完。 3、锅炉安装附件（所有电控的元件）安装完， 电缆到位接线结束。 4、锅炉供油、给水系统电缆到位接线完成。 （3）安装方式及系统完整性检查 1、按照锅炉随机资料检查各控制元器件的安 装位置是否符合规定的要求，安装