Версия для печати

5 Методы испытаний

5.1 Общая часть (см. также приложения Е, F)

5.1.1а Общие положения - по ГОСТ 29134, раздел 4 ; испытательные стенды - по ГОСТ 29134, раздел 5

5.1.1 Испытательные газы для горелок с принудительной подачей воздуха

Газы классифицируют на семейства и группы. В таблице 3 приведен выбор испытательных газов.

Таблица 3 - Выбор испытательных газов

Характеристики горелки проверяют путем использования испытательных газов, приведенных в таблице 3 (см. также приложение G).

При мощности, равной или более 300 кВт, допускается использовать сетевой газ групп Н/Е или L и 3-го семейства. Расход газа должен быть отрегулирован для получения тепловой мощности, аналогичной использованию эталонного газа.

5.1.2 Испытательные давления

Испытательные давления, приведенные в таблице 4, представляют собой минимальные значения; значения, превышающие приведенные в таблице 4, могут быть заявлены изготовителем при условии, что они получены из газораспределительной сети.

Таблица 4 - Испытательные давления

В последнем случае минимальные и максимальные давления будут соответственно составлять 0,8 и 1,2 номинального давления, заявленного изготовителем.

5.1.3 Общие условия испытаний

5.1.3.1 Испытательный стенд

Испытательный стенд должен включать в себя жаровую трубу (примеры, приведенные на рисунке 5 ). Каждая жаровая труба определяется внутренним диаметром (0,225; 0,300; 0,400; 0,500; 0,600; 0,800 м) и длиной, а также соответствующей тепловой мощностью ( рисунок 6 ). Отдельные жаровые трубы можно эксплуатировать с разницей ±10% заданной мощности.

Изготовитель должен определить жаровую трубу для использования при минимальной или максимальной тепловой мощности. Длину жаровой трубы l₁ в м, следует вычислять с помощью уравнения

,

где Q_B - тепловая мощность, кВт.

Длину трубы регулируют посредством скользящей задней стенки, которую перемещают в продольном направлении внутри жаровой трубы.

В соответствии с выбором изготовителя горелки можно испытывать на жаровой трубе в следующих режимах:

• с прямым пламенем;
• с обратным пламенем.

При режиме работы с прямым пламенем стальной неохлаждаемый цилиндр, внутренний диаметр которого равен внутреннему диаметру камеры сгорания жаровой трубы и стенки имеют толщину 3 мм, должен быть введен во входное отверстие камеры сгорания так, чтобы вход газоотводящих труб был окружен плотным кольцом.

Жаровая труба оснащена дроссельным устройством, которое создает изменяемое падение давления на выходе камеры сгорания или в газоходе. Посредством данного устройства можно регулировать давление внутри камеры сгорания.

Все стенки, за исключением фронтовой, охлаждаемы.

Жаровую трубу оснащают также уплотненными окнами, которые позволяют визуально контролировать факел и предусматривают возможность измерения давления в жаровой трубе.

Примечание - Измерения давления следует проводить с помощью устройства, установленного на дверце камеры сгорания (дверце жаровой трубы). Для пламени допускается возможность ударять в охлаждаемую заднюю стенку.

Если изготовитель разрабатывает горелку, предназначаемую для горения внутри камеры сгорания с габаритами, существенно отличными от приведенных на рисунке 5 , испытания проводят на типичном котле или другой испытательной жаровой трубе до разработки новой стандартной жаровой трубы. В этом случае в руководстве по эксплуатации горелки должна быть сделана специальная ссылка.

Для горелок тепловой мощностью выше значений, приведенных на рисунке 6 , испытания проводят на стенде, оговоренном изготовителем.

5.1.3.2 Охлаждающая среда

Температуру охлаждающей среды в испытательной жаровой трубе поддерживают на возможно более низком уровне от 15 °С до 60 °С во время следующих операций:

• пуска (5.6);
• определения устойчивости пламени и безопасных пределов работы, используя предельные газы для отрыва пламени (5.3.5);
• испытания на устойчивость пламени (5.3.4).
• Температура охлаждающей среды должна быть от 40 °С до 80 °С, и тепловое равновесие следует поддерживать во время следующих операций:
• испытаний на устойчивость пламени и безопасный диапазон работы, используя предельный газ для проскока пламени (5.3.5);
• определения характеристик сгорания (5.5);
• определения диапазона тепловой мощности (5.7).

5.1.3.3 Помещение для испытаний

Горелку монтируют в хорошо вентилируемом помещении, имеющем свободную вытяжку, с окружающей температурой (20±5) °С.

Допускаются другие значения окружающей температуры при условии, что они не изменят результаты испытания.

5.1.3.4 Отвод продуктов сгорания

Испытательную жаровую трубу соединяют с газоходом, как показано на рисунке 5 . Продукты сгорания отбирают на пробу, как показано на рисунке 7 .

5.1.3.5 Электропитание

Горелка питается от источника электроэнергии номинальным напряжением (U_n), исключая особо оговариваемые случаи.

5.1.3.6 Монтаж

Изготовитель должен предоставить в испытательную лабораторию горелку, оснащенную всеми приспособлениями и устройствами, необходимыми для монтажа согласно инструкциям изготовителя.

Горелку, подлежащую испытанию, соединяют с испытательной жаровой трубой, как показано на рисунке 5 , и расстояние между стабилизатором пламени и регулируемой задней стенкой камеры сгорания устанавливают согласно таблице рисунка 5 .

Избыточное давление в камере сгорания создают регулированием дроссельного устройства на задней стенке или с помощью любой другой системы, расположенной вниз по потоку, функционирующей отдельно или в сочетании с другим оборудованием.

Для горелок, работающих при отрицательном давлении в камере сгорания, требуется вытяжной вентилятор (расположенный за измерительным устройством), или заданные значения получают с помощью устройства ручной регулировки или с помощью системы автоматического регулирования давления в камере сгорания.

Горелки, подлежащие испытанию на индивидуальном теплогенераторе или другой испытательной жаровой трубе, монтируют в соответствии с инструкциями изготовителя.

5.1.3.7 Точность измерений

5.1.3.7.1 Допустимые отклонения измерительных устройств Если не указано особо в соответствующих требованиях, используемые измерительные приборы должны обеспечивать измерения со следующими погрешностями:

Приборы для определения моноксида углерода (CO) должны определять содержания данного газа между 50 ppm и 1% (по объему).

В диапазоне измерения до 2000 ppm метод должен иметь избирательность до 50 ppm. Погрешность приборов не должна превышать 1%.

Приборы, которые в настоящее время соответствуют этим требованиям, относят к инфракрасному типу. Следует принимать меры, чтобы исключить помехи со стороны присутствующего диоксида углерода (CO₂).

Содержание CO₂измеряют методом, обеспечивающим погрешность не более 5%.

Рекомендуется использовать инфракрасные приборы. Если используют аппарат типа "Орса", объемная доля CO₂в продуктах сгорания должна быть равна или больше 2%.

5.1.3.7.2 Погрешности измерения при испытаниях не должны превышать:

5.1.4 Типы испытаний

5.1.4.1 Общие требования

Горелку испытывают как отдельный блок.

Блок в комплекте состоит из горелки и ее вспомогательных устройств; на рисунке 1 приведен пример горелки с ее оснасткой.

5.1.4.2 Проверка конструкции

После завершения испытаний конструкцию горелки сравнивают с чертежами. Если необходимо, для этой цели горелку разбирают.

Если предполагают переход с одного газа на другой, все детали, необходимые для такого перехода, испытывают вместе с горелкой на соответствующем испытательном газе.

5.2 Функциональные испытания

Все перечисленные ниже испытания проводят только на тех газах, для которых горелка предназначена.

Горелку монтируют в соответствии с инструкциями изготовителя и 5.1.3.6; напряжение питания регулируют до номинального, исключая особо оговариваемые случаи.

Нормальное условие соответствует номинальному напряжению, исключая значения 85% или 110% номинального напряжения. При этих условиях проверяют правильность функционирования отдельных деталей и горелки.

5.2.1 Пуск

Горелку монтируют в соответствии с инструкциями изготовителя и 5.1.3. Проверяют также соответствие требованиям 4.4.1.1.

5.2.2 Предварительная продувка

Горелка работает с начала ввода в действие ее контрольной программы. Проверяют также соответствие требованиям 4.4.1.2.

5.2.3 Тепловая мощность при пуске

Горелка работает при номинальном напряжении электропитания. При этих условиях проводят проверку максимальной пусковой мощности, оговоренной в 4.4.1.3. Диапазон тепловой мощности измеряют в соответствии с 5.7.

5.2.4 Зажигание

Основная и запальная горелки снабжаются каждая эталонным газом для горелки соответствующей категории при нормальном давлении, чтобы получить номинальную тепловую мощность. При этих условиях проверяют требования 4.4.1.4 и 4.4.2.4.

5.2.5 Время безопасности

5.2.5.1 Общая часть

Испытания проводят на эталонном газе или газах соответствующего семейства или группы.

5.2.5.2 Первое и второе время безопасности

Соответствующую горелку гасят, и прибор контроля пламени отключают.

Подают сигнал пуска газа в запальную горелку, если она имеется, и на основную горелку. Измеряют время, которое проходит между подачей данного сигнала и моментом, когда предохранительный клапан прекратит подачу газа.

5.2.5.3 Время безопасности при погасании пламени

При работающей горелке погасание пламени имитируют отключением датчика пламени. Измеряют время, которое проходит между данной операцией и моментом, при котором предохранительный клапан прекратит подачу газа.

5.2.6 Устройство контроля воздуха

Горелка работает при номинальной и минимальной рабочей тепловых мощностях. Проверяют соблюдение требований 4.3.4.10 и приложения Н.

5.3 Эксплуатация

5.3.1 Внешняя плотность

Испытания проводят при окружающей температуре, используя воздух или газ под давлением 15 кПа или превышающем в 1,5 раза заявленное максимальное давление подачи. Испытания проводят при большем из этих давлений.

Источник подачи воздуха или газа соединяют с входом газовой линии горелки.

Предохранительные отсечные клапаны оставляют в открытом положении, за исключением последнего по ходу газа.

Давление на входе регулируют согласно установленному значению, и все элементы газового тракта подвергают испытанию на данное давление.

Испытание на плотность проводят с использованием в начале испытаний соответствующего пенного агента. Систему считают надежной, если не обнаружено пузырьков.

5.3.2 Стойкость горелок к перегреву

Горелку монтируют в соответствии с 5.1.3.6, и температуру охлаждающей среды поддерживают от 20 °С до 60 °С.

5.3.2.1 Горелки со смесительными соплами

Горелку снабжают газом при 1,09 номинальной тепловой мощности, а давление в жаровой трубе регулируют на максимальное значение, соответствующее номинальной тепловой мощности.

5.3.2.2 Горелки полного предварительного смешения

Горелку регулируют согласно 5.3.2.1 без перерегулировки, и затем подключают к соответствующему газу для проскока, приведенному в таблице 3, и она работает в течение 10 мин. В конце указанного периода проводят проверку на соответствие требованиям 4.4.2.2.

5.3.3 Температура управляющих и предохранительных устройств

Горелку устанавливают согласно 5.1.3, и она работает на режиме номинальной тепловой мощности. Температуру контролирующих и предохранительных устройств измеряют при холодной горелке. После работы в течение 30 мин температуру вновь измеряют и проверяют соответствие требованиям 4.4.2.3.

Однако, если электрический элемент может обусловить увеличение температуры (например, автоматических отсечных клапанов), температуру данного элемента не измеряют. В этом случае измерительные датчики располагают таким образом, чтобы определять температуру воздуха вокруг устройства.

5.3.4 Зажигание - устойчивость пламени

В точках испытания 3 и 4 на рисунках 3 и 4 безопасное зажигание и безопасную работу проверяют при коэффициентах избытка воздуха 1,0, равном или больше 1,5, или при полностью открытых воздушных заслонках.

Кроме того, для горелок предварительного смешения проводят испытание на устойчивость в точках 1 и 4 , используя предельный газ для проскока пламени.

5.3.5 Работа - устойчивость пламени

Горелку монтируют в соответствии с 5.1.3.

По испытательной диаграмме устойчивость пламени должна быть предметом наблюдения при следующих условиях:

а) горелки со смесительными соплами - при питании эталонным газом семейства или группы, на которые они рассчитаны;

b) горелки полного предварительного смешения:

1) для горелок тепловой мощностью до 150 кВт включительно - когда горелка отрегулирована согласно заданному изготовителем значению а для соответствующего эталонного газа, с последующим переходом на соответствующий предельный газ для отрыва пламени без перерегулировки (точки 1 и 4 на рисунках 3 и 4 );

2) для горелок тепловой мощностью больше 150 кВт - при питании эталонным газом семейства или группы, на которые рассчитана данная горелка.

5.4 Испытания, проводимые по рабочим и испытательным диаграммам

5.4.1 Испытания в точке1- для всех горелок

При соответствующем эталонном газе при нормальном давлении подачи отрегулировать:

• тепловую мощность до номинального значения;
• напряжение электропитания до номинального значения;
• коэффициент избытка воздуха а до заявленного значения;
• давление в камере сгорания до минимального значения;

После регулировки:

a) проверить CO,NO_x и α (4.4.7.1а, 4.4.7.2 и таблица 6);

b) проверить температуры управляющих и предохранительных устройств (5.3.3);

c) снизить напряжение до 85% номинального значения; проверить CO(4.4.7.1b);

d) снизить напряжение до 70% номинального значения; проверить COили безопасное отключение (4.4.7.1d);

e) проверить изменение тепловой мощности с изменением давления подачи (4.3.4.4);

f) проверить зажигание и устойчивость пламени (только одноступенчатые горелки; 5.3.4 и 5.3.5). Горелки полного предварительного смешения (дополнительные испытания):

g) заменить эталонный газ газом для проскока пламени; проверить зажигание (5.3.4);

h) если тепловая мощность равна или меньше 150 кВт, заменить эталонный газ предельным газом для отрыва пламени. Проверить зажигание и устойчивость пламени (5.3.4 и 5.3.5).

5.4.2 Испытания в точке Нр1 - для всех горелок

Отрегулировать давление перед горелкой и в камере сгорания согласно 5.4.1.

a) увеличить тепловую мощность на эталонном газе на 9% или заменить эталонный газ соответствующим газом неполного сгорания;

b) проверить CO(4.4.7.1с);

c) проверить зажигание и устойчивость пламени (5.3.4 и 5.3.5);

d) проверить сопротивление перегреву (5.3.2.1 и 5.3.2.2).

5.4.3 Испытания в точках2,5(одноступенчатые, многоступенчатые и модулирующие горелки) и6(многоступенчатые и модулирующие горелки)

При соответствующем эталонном газе и при нормальном давлении подачи отрегулировать:

• тепловую мощность до установленного значения;
• напряжение электропитания до номинального значения;
• коэффициент избытка воздуха а до заявленного значения;
• давление в камере сгорания до максимального значения (положительное в точках 2 и 6 , отрицательное или нулевое в точке 5);

a) проверить CO,NO_x и α (4.4.7.1а, 4.4.7.2 и таблица 6);

b) проверить зажигание и устойчивость пламени (только одноступенчатые горелки; 5.3.4 и 5.3.5).

5.4.4 Испытания в точках Нр2 (одноступенчатые, многоступенчатые и модулирующие горелки) и Нр6 (многоступенчатые и модулирующие горелки)

Отрегулировать горелку согласно 5.4.3 в точках 2 и 6 ;

a) отрегулировать давление в камере сгорания так, чтобы оно в 1,1 раза превышало максимальное, и вновь отрегулировать тепловую мощность. Коэффициент избытка воздуха а может потребовать перерегулировку;

b) увеличить тепловую мощность на 9% или заменить эталонный газ соответствующим газом неполного сгорания;

c) проверить CO(4.4.7.1с);

d) проверить зажигание и устойчивость пламени (5.3.4 и 5.3.5).

5.4.5 Испытания в точке 3 - для всех горелок

При соответствующем эталонном газе при нормальном давлении подачи отрегулировать:

• тепловую мощность до минимального рабочего значения;
• напряжение электропитания до номинального значения;
• коэффициент избытка воздуха а до заявленного значения;
• давление в камере сгорания до максимального значения;

a) проверить CO,NO_x и α (4.4.7.1а, 4.4.7.2 и таблица 6);

b) отрегулировать α до 1,5 или открыть полностью воздушную заслонку (что целесообразнее);

c) проверить зажигание и устойчивость пламени (5.3.4 и 5.3.5).

5.4.6 Испытания в точке 4 - для всех горелок

Отрегулировать горелку согласно 5.4.5 и установить давление в камере сгорания на минимальное значение. Данное значение может равняться нулю или быть отрицательным;

a) провести испытания в соответствии 5.4.5, а, b, с. Горелки полного предварительного смешения (дополнительные испытания):

b) заменить эталонный газ газом для проскока пламени; горелка должна работать в течение 10 мин;

c) проверить зажигание и устойчивость пламени (5.3.4 и 5.3.5);

d) если тепловая мощность не более 150 кВт, заменить эталонный газ предельным газом для отрыва пламени;

e) проверить устойчивость пламени (5.3.4 и 5.3.5).

5.4.7 Испытания в точках первой ступени или при минимальной рабочей тепловой мощности (многоступенчатые или модулирующие горелки).

Отрегулировать настройки горелки и камеры сгорания в соответствии с точками 2 ,5 и 6 или точками 1 ,2 и 6 (что целесообразнее);

a) горелка должна работать на ее первой ступени или при ее минимальной рабочей тепловой мощности (что целесообразнее);

b) проверить сгорание: CO,NO_x и α (4.4.7.1а, 4.4.7.2 и таблица 6);

c) проверить зажигание и устойчивость пламени (5.3.4 и 5.3.5);

d) повторить 5.4.7b в средней точке диапазона тепловой мощности.

5.4.8 Сводка Проводимые измерения, соответствующие требования и процедуры испытаний сведены в таблицу 5.

Таблица 5 - Сводка испытаний

5.5 Сжигание Горелку устанавливают в соответствии с 5.1.3, и она работает на эталонном газе соответствующего семейства или группы при номинальном напряжении, на которое она рассчитана.

а) В точках с 1-й по 6-ю коэффициент избытка воздуха α регулируют в соответствии с таблицей 6, и проводят проверку соответствия значений COи NO_x требованиям 4.4.7.1а) и 4.4.7.2 соответственно;

в точке 1 на рисунке 3 и 4 , при α , отрегулированном согласно таблице 6, напряжение питания регулируют на 85% значения, заявленного изготовителем. Проверяют соответствие значения COтребованиям 4.4.7.1b);

c) в точках 1 ,2 и 6 на рисунках 3 и 4 давление в камере сгорания возрастает в соответствии с 5.4 и либо:

• тепловая мощность возрастает на 9% при номинальном напряжении, без регулирования расхода воздуха, либо
• соответствующий эталонный газ заменяют предельным газом неполного сгорания. При этих условиях (в точках Нр1, Нр2 или Нр6) проводят проверку того, что содержание COв сухих неразбавленных продуктах сгорания не превышает значения, приведенного в 4.4.7.1b);

d) кроме того, когда регулирование проводят согласно 5.5а, напряжение питания уменьшают до 0,7 номинального значения. При этих условиях проверяют соблюдение требований 4.4.7.1d).

5.6 Пуск

Горелка питается эталонным газом, соответствующим семейству или группе, для которых она предназначена, и коэффициент а подводят к значению, установленному изготовителем.

Подачу электропитания к горелке регулируют до 85% минимального значения диапазона, установленного изготовителем.

Пусковые испытания проводят при условиях испытательной жаровой трубы, соответствующих точкам рабочей и испытательной диаграмм, определенным в соответствии с 5.4.

В каждой точке проводят три испытания: первое - при холодной охлаждающей среде, при втором и третьем пусковых испытаниях горелку отключают и сразу же включают вновь. Интервал между включением и выключением должен быть не более 5 с.

Во время пусковых испытаний в испытательной жаровой трубе не должно быть чрезмерно высоких колебаний давления или пульсаций пламени, что подтверждают при визуальной проверке. Таблица 6 - Коэффициент избытка воздуха

5.7 Получение номинальной тепловой мощности

Номинальную тепловую мощность Q_n , кВт, вычисляют по формулам:

, (1)

, (2)

где M_n - номинальный массовый расход, кг/ч, полученный при нормальных условиях (сухой газ, температура 0 °С, давление 101,325 кПа);

V_n - номинальный объемный расход, м³ /ч, полученный при нормальных условиях (сухой газ, температура 0 °С, давление 101,325 кПа);

H_i - низшая теплота сгорания газа, МДж/кг (формула (1)) или в МДж/м³ (формула (2)).

Эти массовые и объемные расходы соответствуют измерению и потоку газа при эталонных условиях, т.е. принимая температуру сухого газа 0 °С, давление 101,325 кПа.

На практике значение, полученное во время испытаний, не соответствует этим нормальным условиям. Их, следовательно, необходимо преобразовать в значения, которые были бы получены, если бы во время проведения испытаний существовали нормальные условия.

Если определение проводят по массе, скорректированный массовый расход вычисляют по формуле

, (3)

Когда определение проводят исходя из объемного расхода, используют следующую формулу коррекции:

, (4)

Скорректированный расход вычисляют по формуле

, (5)

где M₀ - массовый расход при эталонных условиях, кг/ч или г/ч;

M - массовый расход, полученный при условиях испытания, кг/ч или г/ч;

V₀ - объемный расход при эталонных условиях на входе горелки, м³ /ч, дм³ /ч, дм³ /мин или дм³ /с;

V - объемный расход, полученный при условиях испытания (измерен при давлении p_at + p и температуре t_g , м³ /ч, дм³ /ч, дм³ /мин или дм³ /с);

p_at - атмосферное давление, кПа;

p - давление газа, измеренное прибором, кПа;

t_g - температура газа, измеренная прибором, °С;

d - плотность сухого газа, отнесенная к плотности сухого воздуха.

5.8 Электрическая безопасность

Проверку электрического оборудования и соединений горелки, как это указано в 4.3.2b, следует проводить визуально, посредством функционального испытания или измерения.

Изготовитель горелки должен представить подробно составленную декларацию соответствия требованиям 4.3.2.

Электрические соединения и правильность компоновки отдельных элементов должны быть проверены посредством монтажной схемы, предоставляемой изготовителем.

5.9 Потребляемую электрическую мощность горелки (включая электродвигатель и другое электрооборудование) определяют прямым измерением.

5.10 Степень электрозащиты горелки и ее автоматики проверяют по ГОСТ 14254 .

5.11 Значения радиопомех проверяют по [7], [8] и [9].

5.12 Уровни звукового давления в октавных полосах частот и уровень звука проверяют по ГОСТ 29134, подраздел 7.19 .

<назад |в начало | вперед>

29 Марта 2016 г.