Ракетный котел - 2

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

А почему? Можно чуть подробнее.

 

Потому, что есть таблица электроотрицательности элементов - показатель активности окисления. Пара из нержавейки и чернухи в мокрой среде образует электрокоррозионную пару. В общем чернуха сгорает нафиг...

 

Печально вздыхаю. И думаю, что если бы нами (всеми!) правили такие люди, как Perelesnik, то на пространствах бывшего СССР сейчас бы жизнь была получше. Но в верхах отбор отрицательный. Поэтому и вздыхаю. Спасибо за тактичное ведение этой ветки, Perelesnik, читаю давно, удивлён мягкости и терпению. А что мозги и соображаловка - дай бог каждому - наверное и так всем очевидно.

 

А может будем "пить, что пили"

 

Технарям, обычно это не интересно... Поэтому частенько наверх всплывают комсомольцы.
- А муху не обманешь! (с)

 

Внимание!
Сообщение от Perelesnik. Он в лесу на испытаниях котла. Доступ к интернету ограничен.
Его сообщение печатаю дословно.
Новый котёл по железу полностью проверен, работает. Необходимости в конструктивных изменениях пока не возникла. Но! Прошивку контроллера на этот котёл буду редактировать принципиально. Приводы на корпус крепить нельзя, плавятся. Приеду, дам полный отчёт.

 

Только что приехал с объекта. Немножко устал. Поэтому вкратце:
Собрали, запустили, настроили, проверили.
Топливо - из леса рядом. Чисто валежник. Дармовой. Береза, ель и немного сосны попадается.
В основном ель.
Первый запуск - прогрев котла занял полтора часа. На березе. Нормально.
Дальше уже не выключали.
Полная загрузка валежником - около 10 часов работы. Можно и 12 - запустится нормально. Но после 10 часов мощность уже не та - там чисто остатки угля. Только для запуска годится.
Не очень понравилось, как работает на прошивке с моего котла. Поставил рядом ноут, чтобы рисовал графики, отлаживал зазоры и режимы. Заняло пару дней. Сделал. Теперь нравится. Перепрошил все мои контроллеры, которые оказались в пределах доступности
Пришлось вынести сервоприводы на стенку у котла: на корпусе крепеж сервоприводов плавится - температура там под 200 градусов бывает. Но как раз стало удобно регулировать длины рычагов.
В общем, на сам корпус крепить нельзя, нужна хотя бы прослойка в пару см воздуха между корпусом и пластиковыми деталями.
Забрал SD карточку с логами работы - позже переведу их в графики для удобства изучения.
Подробности позже. Вопросы приветствуются.
В Москве буду до среды, если кому нужно.
Немного картинок
Термопара "райзера":


И всякое:

 

Тут все проще - паранитовый картон 3 мм под крепеж и польот нормальный, я где то здесь вылаживал фотки, но могу сделать еще.

 

Собрал весь отснятый материал в одно видео:


Немножко плохо подготовился к поездке - не взял нормальную камеру, пришлось снимать на чужой смартфон. Так что за качество видео прошу прощения.

Что пришлось изменить в алгоритме работы автоматики:
1) с момента запуска в течение 20 минут игнорируется температура воды, первичка постоянно открыта до момента достижения температуры 500 градусов в райзере. Клапан первички начинает работать в соответствии с температурой воды либо по достижении 500 градусов в райзере, либо по истечении 20 минут.
2) после описанного в пункте 1 при падении температуры в райзере ниже 450 градусов первичка будет работать на увеличение опять же вне зависимости от температуры воды.
3) при достижении температуры 800 градусов в райзере первичка полностью перекрывается вне зависимости от чего-либо.

Основная причина таких изменений: по факту минимальная мощность котла превышает потребность по мощности отопления здания в теплую погоду. При повышении мощности (собственно, при установке большей температуры теплоносителя) котел работает идеально, но находиться в отапливаемом здании практически невозможно - жара адская.

На меньшей мощности котел не работает качественно по дожигу - слишком низкая температура в райзере.
После внесения вышеописанных изменений в прошивку котел в теплую погоду работает в циклическом режиме: сначала период выработки газа только за счет запаса тепла в бункере, без вентиляции бункера первичкой, затем период активного горения этого газа при оптимальной температуре в райзере (активизация первичного горения в бункере, вынос газа из бункера в райзер с подачей первички), затем снова выработка газа при закрытом клапане первички.

Общая вырабатываемая мощность определяется соотношением периодов таких циклов. Чем больше мощности потребляет система отопления, тем продолжительнее период активного горения. Сам период активного горения определяется как температурой теплоносителя, так и температурой в райзере (для обеспечения приемлемого качества дожига).

С увеличением потребляемой мощности котел постепенно переходит с циклического режима в обычный, постоянный.

 

@Perelesnik, Управление по времени на первом этапе не самый правильный способ. Следовало бы на первом этапе управлением заслонкой добиваться равенства температуры райзера и топливника, а потом подтягивать райзер к 500 градусам (я бы 420 градусов обозначил для дров) или определить точку когда температура райзера превысит температуру топливника, это будет момент начала вторичного горения, и вот в этот момент можно учитывать температуру теплоносителя, причем коэффициент влияния скорее всего будет не линейный, его бы логарифмическим установить. Таким алгоритмом как раз и определяется минимальная мощность на которой способен работать котел при текущем значении поглощения тепла теплоносителем. Далее при начале вторичного горения закрытие заслонки ПВ приводит к выбросу мощности в течении некоторого времени. Это выброс и образует цикл для автоматики. Правильно это или нет пока не скажу. Возможно разница подачи ВВ в вашем и моем варианте дают несколько другую картину для управления, но поддержание минимальной мощности как раз не давать входить в ракетный режим, удерживая систему на его краю, чтобы не давать райзеру разгонять систему., но и не позволить ей выпасть за критические значения температуры. Попробуйте для начала уменьшить значение температуры с 500 до 450 градусов, а ввод регулирование по воде сделать начинать при равенстве температуры топливника и райзера. Задачей будет попытаться по температуре теплоносителя удерживать незначительную разницу температуры райзера и топливника (Тр - Тт > 0).
Ну конечно если будет желание и время это сделать.

 

Здесь 2 загрузки по 10 часов каждая.

 

@Perelesnik, Еще бы легенду в студию, а то графики давно не смотрели, забылось несколько, с какого датчика какая кривая.

 

Легенда:

Синее - райзер.
Красное - бункер.
Голубое - первичка.
Зеленое - вторичка.

Остальное - воды, но это не интересно.

В предыдущем посте были графики после доработки алгоритма. Подробности и обоснования чуть позже.

А пока начну с запуска:

Здесь заслонка первички была так, для красоты: поддув-прогрев на этом этапе шел через чуть (!) приоткрытую дверцу зольника. Зольник закрыли наглухо только по достижении 600 градусов в райзере. Для старта сечения открытого автоматикой клапана недостаточно. Да и через полчаса прогрева вода в теплообменнике набрала заданную температуру (даже при минимальных температурах в райзере), и клапан первички совсем закрылся.
Погон воды я не включал, пока котел не начал выдавать хоть какую-то адекватную мощность. Чтобы с конденсатом не возиться.

Баллона с газом прямо под рукой не оказалось, так что пришлось прогревать естественным путем... целый час.
Ориентировался по показаниям температуры и по звуку в "горелке".

В чем тонкости:

Первое уже написал - нужно побольше первички для прогрева и нужно отсутствие реакции клапана первички на температуру воды в теплообменнике.

Второе - пока не прогрелся бункер градусов до 300, нормальной работы котла не стоит ожидать. Равномерности первичного горения, необходимого газовыделения, температуры поступающего газа, прогрева воздушных каналов... не будет. Прогреваться будет долго по двум причинам: масса шамотной футеровки и влажность топлива (даже "сухого"). При переходе через границу в 100 градусов по-любому будет массовый исход пара со всеми вытекающими... и эти вытекающие реально прекратятся при прогреве только когда почти вся возможная влага уйдет из бункера (в дальнейшем, при загрузке в уже горячий бункер, этот эффект не будет критическим).

Третье - нужно организовать тягу. Для этого не только прогреть райзер (это сравнительно быстро), теплообменный отсек, но и дымоход. Массу холодного воздуха в дымоходе райзеру придется некоторое время самостоятельно толкать вверх.

Далее, по наблюдениям: при запуске "на холодную" горелка начинает работать примерно с 550-600 градусов в райзере. При "горячем" старте закладки горелка включатся с 500 градусов. После исхода влаги из бункера горелка работает при температуре выше 450 градусов.

Если температура будет ниже вышеуказанных значений (к угольной фазе это не относится), горение в райзере неровное (импульсного характера с той или иной частотой), либо отсутствует.

Такие значения именно на этом котле и именно на этом топливе (береза, ель). На моем котле и на моем топливе (твердые породы) значения ниже примерно на 50 градусов.

В начальном этапе температура нужна выше по причине повышенной влажности газа.

Фактически, процедура запуска холодного котла шла так:
- прогон воды отключен
- возможность автоматического перекрывания клапана первички отключена либо программно, либо физически (снять тягу с сервопривода и выставить зазор на клапане вручную).
- загрузка примерно на 1/3 объема бункера максимально сухими мелкими дровами (внизу очень мелко колотые)
- в зольник закладывается береста и щепки, поджигается
- дверка зольника прикрывается настолько, чтобы поступал воздух в минимально достаточном для активного горения объеме. С прогревом бункера зазор на дверке уменьшаем. Если горение ослабевает, чуть приоткрываем, затем снова пытаемся уменьшить зазор. Цель - полностью закрыть эту дверку, переведя бункер на питание только через открытый клапан первички. Горение контролируем на слух и по показаниям температуры в райзере. Не торопимся.
- набираем температуру райзера в 600 градусов
- возвращаем клапану первички возможность автоматической регулировки (цепляем тягу обратно на сервопривод, например).
- включаем прогон воды на минимальную скорость.

В данном случае весь процесс запуска занял 1 час 12 минут. С полностью холодного состояния до штатного режима работы.

Следующую загрузку делаем примерно после половины времени угольной фазы, когда температура в бункере пройдет пиковое значение и уменьшится примерно до 420-450 градусов - если грузим сухие и не крупные дрова, или до 500+ градусов - если дрова более крупные и не очень сухие. Для очень крупных и очень не сухих нужна стартовая температура в бункере более 600 градусов, но лучше для этой загрузки найти все-таки не столь суровое топливо.

Цель - наработать слой угля на колоснике (после первого запуска их еще там будет маловато для нормальной работы и нормального запуска свежей закладки топлива).

Если немного опоздали с загрузкой и температура ниже - грузим не полный бункер, а примерно половину.

А вот уже после этой, второй загрузки, грузимся обычным способом, как всегда, как я рассказывал в теме ранее. При температуре 400-450 градусов в бункере (смотрим по влажности топлива). На теплую погоду с максимально крупными дровами в верхнем слое, на холодную - с не очень крупными, колотыми. Горячий бункер и слой углей дальше сделают все, что нужно.

Подбираем в дальнейшем такую температуру бункера, чтобы и загрузить было можно (чтобы дрова не вспыхивали моментально в процессе загрузки), и чтобы горелка начала работать не позднее 3-5 минут с момента загрузки.

По обычной работе этого котла выяснилось, что нужно немного увеличить максимальный зазор открывания клапана первички по сравнению с тем, который я ранее вычислял на основании опыта работы моего домашнего котла. Это делается некоторым выкручиванием рычага на сервоприводе, в результате чего увеличивается длина плеча и амплитуда работы рычага. Как помнится, выкрутил где-то на 5 мм.

Больше ничего физически регулировать не пришлось. Так что предварительные расчеты можно считать довольно точными.

Ну и, как писал выше, горелка здесь "стартует" при более высокой температуре в райзере. Хотя это не строгий факт, так как положение термопары райзера здесь отличается от такового в моем домашнем котле - находится сантиметров на 15 выше по трубе. Возможно, просто температура факела в этом месте выше, показания термопары, соответственно, тоже выше, а по самой физике процесса ничего не изменилось. Но автоматика у нас работает с теми значениями, которые в нее фактически поступают, поэтому внес поправку на + 50 градусов.

Вот... на один пост и так написал много. Завтра уезжаю из МО домой, на предстоящих выходных еду настраивать еще один котел, но уже по Украине. Там котел совсем другой конструкции, с очень большим бункером. Не я его проектировал и делал, много неизвестных факторов. Так что будет интересно и познавательно.

 

Понимаю что сейчас у Вас не очень много времени, но по этому вопросу хотелось бы подробнее.

 

Итак, коллеги, вернулся я сегодня с объекта... Оно оказалось незапускаемое, нерегулируемое, а кроме того, еще и наворочено-перенавороченое... Так сказать, смелые конструкторские решения по мотивам ракетного котла (у человека ракетный котел успешно отработал сезон, человек решил его усовершенствовать. Серьезно так усовершенствовать). Труда и материала (и надежд) туда вложено просто неимоверное количество.
В общем, только на третью ночь додумался, как это чудо хоть как-то запустить... ну хоть как-нибудь (нагрели кубовый теплообменник и два здания).
Конечно, теперь коллеге придется всё это отключать, разбирать, серьезно переделывать. По-человечески сочувствую. Очень сочувствую, учитывая еще и то, что зима близко.
Исписали несколько листов списками необходимых доводок-переделок.
Привез туда свою автоматику (ради того, чтобы не сидеть часами у котла при настройке, а сидеть в более комфортном помещении и удаленно смотреть текущие графики работы), но автоматика там прижилась как-то...

Вкратце, всего-то 2 проблемы (но вот по странному стечению обстоятельств, проблемы именно в самых критических моментах, без которых такой котел просто не будет работать):
1) Основная: Нет герметичности в бункере (обильно тянет холодный воздух сверху).
2) Бонус: Похабно сделанные клапана воздухов (о адекватной регулировке речи не шло).

Запустить и ввести в режим удалось только методом создания положительного давления в бункере. С помощью обычного фена для волос (другого не было в наличии). Но этот так, инвалидная коляска для бункера, чтобы холодный воздух извне не сосал. Просто таким оказался единственный способ проверить работоспособность всей системы без переделки всего котла.
Проверили. Работает. Райзер ушел в обычную для таких котлов динамику и охотно "улетел" выше пределов измерения усилителя термопары (выше 1023.75 градусов по Цельсию, и довольно надолго после полного глушения первички). Воду нагрело тоже весьма резво. То есть, всё остальное нормально, работоспособное.

Причина негерметичности бункера - использование песчаных затворов при стыковке элементов конструкции.

Песок "вакуум" совершенно не держит. Бункер этот вид уплотнения практически не замечает и тянет воздух через песок легко и обильно. Даже легче, чем через каналы первичного воздуха.

То есть, на Таких котлах песчаный затвор не применять! Проверено.

ЗЫ: подробнее позже, чуток устал - спал мало, + дорога, + сразу по приезду домой пришлось заниматься тяжелым физическим трудом - таскать землю...
Сам котел интересный - высота бункера сейчас около полутора метров, под потолок, загрузка сверху тоже. Короче говоря, громадный бункер. Нужно проверять-испытывать и такой вариант. Но сначала исправить пару критических ошибок.