Версия для печати

5 Методы испытаний

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

5.1.1 Испытательные газы

Газы классифицируют на семейства и группы. В таблице 4 приведена классификация испытательных газов для горелок с принудительной подачей воздуха.

Характеристики горелки проверяют путем использования испытательных газов, приведенных в таблице 4 (см. также приложение G).

Таблица 4 - Испытательные газы

При мощности, равной или более 300 кВт, допускается использовать природный газ из системы газоснабжения группы Н/Е или L и третьего семейства. Расход газа должен быть отрегулирован для получения тепловой мощности, аналогичной использованию эталонного газа.

5.1.2 Испытательные давления

Испытательные давления, приведенные в таблице 5, представляют собой минимальные значения; значения, превышающие приведенные в таблице 5, могут быть заявлены изготовителем при условии, что они получены из газораспределительной сети. Таблица 5 - Испытательные давления

В этом 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 приведены 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 ). Жаровые трубы можно применять для заданной тепловой мощности с отклонением ±10%.

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

, (1)

где <Q - тепловая мощность горелки, 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:

• без рециркуляции продуктов сгорания;
• с рециркуляцией продуктов сгорания.

При режиме работы без рециркуляции продуктов сгорания 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 фронтальной, охлаждаемые. Жаровую трубу оснащают также герметичными окнами, которые позволяют визуально контролировать пламя и предусматривают возможность измерения давления в жаровой трубе.

Примечание - Измерения давления следует проводить с помощью устройства, установленного на дверце камеры сгорания (дверце жаровой трубы).

Допускается возможность удара пламени 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 типовом 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, разработанном 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 температурой окружающей среды (20±5) °С.

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

5.1.3.4 Отвод продуктов сгорания

Отвод продуктов сгорания от испытательной жаровой трубы в дымовую трубу производят через изображенный на рисунке 7 узел измерения дымового газа, служащий для измерения температуры, давления и отбора проб продуктов сгорания на анализ.

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, показанной на рисунке 5 , и расстояние l₁ между стабилизатором пламени горелки 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 разрежении в камере сгорания, требуется вытяжной вентилятор (расположенный за измерительным устройством) или заданные значения получают с помощью устройства ручного регулирования, 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

Точность измерительных устройств

Если не указано особо в соответствующих требованиях, используемые измерительные приборы должны обеспечивать измерения со следующими погрешностями:

±0,5% - теплота сгорания;

±0,5% - герметичность;

±0,2 °С - температура газа;

±0,1 с - время;

±10 Па - давление газа;

± 50 Па - атмосферное давление;

±5 млн^-1 - концентрация продуктов сгорания (NO_x ,CO );

±0,5% - масса;

±0,5% - объем газа;

±2 °С - температура поверхности;

±10 Па - герметичность газового тракта.

Погрешности измерения при испытаниях не должны превышать:

±3% - длина камеры сгорания l₁ ;

±2 °С - температура воздуха на входе в горелку;

±5% - давление в камере сгорания при работе;

±10% - давление в камере сгорания при пуске;

±2,5% - расход топлива;

±0,3% - объемная доля CO₂ ;

±0,3% - объемная доля O₂ ;

±10 млн^-1 - содержание CO ;

±10 млн^-1 - содержание NO_x .

5.1.4 Типы испытаний

5.1.4.1 Общие требования

Горелку испытывают как отдельный блок. Блок в комплекте состоит из горелки и вспомогательных устройств; на рисунке 1 приведена схема горелки с оснасткой.

5.1.4.2 Проверка конструкции

После завершения всех испытаний проверяют соответствие конструкции горелки чертежам. Если необходимо, для этой цели горелку разбирают.

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

5.2 Функциональные испытания

5.2.1 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 в целом.

5.2.2 Пуск

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

5.2.3 Предварительная продувка

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

5.2.4 Тепловая мощность при пуске

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

5.2.5 Зажигание

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

5.2.6 Время безопасности

5.2.6.1 Общая часть

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

5.2.6.2 Первое и второе время безопасности

Соответствующую горелку гасят и отключают устройство контроля пламени.

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

5.2.6.3 Время безопасности при погасании пламени

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

5.2.6.4 Отказ зажигания

Запускают соответствующую горелку и выводят из действия устройство контроля пламени. Проверяют выполнение требований 4.4.1.7.

5.2.6.5 Погасание пламени в рабочем состоянии

При работающей горелке погасание пламени моделируют путем вывода из строя датчика контроля пламени. Проверяют выполнение требований 4.4.1.8.

5.2.7 Устройство контроля воздуха

Горелка работает при номинальной и минимальной рабочих тепловых мощностях. Проверяют соблюдение требований 4.3.4.11 и приложения Н.

5.3 Определение эксплуатационных характеристик

5.3.1 Внешняя герметичность

Испытания проводят при температуре окружающей среды, 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 со 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 установленное давление.

Испытание на герметичность проводят с использованием в начале испытаний мыльной пены. Систему считают надежной, если не обнаружено пузырьков.

5.3.2 Стойкость горелок к перегреву

Горелку монтируют в соответствии с 5.1.3 и поддерживают температуру охлаждающей среды в диапазоне 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.

Горелка должна проработать в течении 10 мин, после чего проверяют соответствие 4.4.2.2 (точка Нр1 на рисунках 3 и 4 ).

5.3.2.2 Горелки полного предварительного смешения

Горелку регулируют согласно 5.3.2.1, подключают к соответствующему газу, приведенному в таблице 4 для проскока пламени, и она работает в течение 10 мин. В конце указанного периода проводят проверку на соответствие требованиям 4.4.2.2.

5.3.3 Температура устройств регулирования и безопасности Горелку устанавливают согласно 5.1.3, и она работает в режиме номинальной тепловой мощности. Температуру устройств регулирования и безопасности 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 устройства допускает 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 (рисунки 3 и 4) безопасное зажигание и безопасную работу проверяют при коэффициентах избытка воздуха 1,0; ≥ 1,5 или при полностью открытых воздушных заслонках.

Кроме того, для горелок предварительного смешения проводят испытание на устойчивость в точках 1 и 4 (рисунки 3 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:

a) горелки со смесительными соплами - при питании эталонным газом семейства или группы, на который 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 который рассчитана конкретная горелка.

5.4 Испытания, проводимые по рабочим и испытательным диаграммам

Испытания проводят по рабочим и испытательным диаграммам, выполняя корректировки в каждой точке следующим образом.

5.4.1 Испытания в точке 1 - для всех горелок

При соответствующем эталонном газе при номинальном давлении подачи следует отрегулировать:

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

После регулирования:

a) проверяют содержание CO ,NO_x и Λ [4.4.7.1, перечисление а), 4.4.7.2 и таблица 7];

b) проверяют значения температуры устройств регулирования и безопасности (5.3.3);

c) снижают напряжение до 85% номинального значения; проверяют CO [4.4.7.1, перечисление b)];

d) снижают напряжение до 70% номинального значения; проверяют CO или безопасное отключение [4.4.7.1, перечисление d)];

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

f) проверяют зажигание и устойчивость пламени (только одноступенчатые горелки; 5.3.4 и 5.3.5).

Горелки полного предварительного смешения (дополнительные испытания):

g) заменяют эталонный газ газом для проскока пламени; проверяют зажигание (5.3.4);

h) если тепловая мощность ≤ 150 кВт, заменяют эталонный газ предельным газом для отрыва пламени. Проверяют зажигание и устойчивость пламени (5.3.4 и 5.3.5).

5.4.2 Испытания в точке Нр1 - для всех горелок

Давление перед горелкой и в камере сгорания следует отрегулировать согласно 5.4.1:

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

b) проверяют содержание CO [4.4.7.1, перечисление с)];

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

d) проверяют сопротивление перегреву (5.3.2.1 и 5.3.2.2).

5.4.3 Испытания в точках 2, 5 (одноступенчатые, многоступенчатые и модулирующие горелки) и 6 (многоступенчатые и модулирующие горелки)

При соответствующем эталонном газе и номинальном давлении подачи следует отрегулировать:

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

a) проверяют содержание CO ,NO_x и Λ [4.4.7.1, перечисление а), 4.4.7.2 и таблица 7];

b) проверяют 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)

Горелку следует отрегулировать согласно 5.4.3 в точках 2 и 6:

a) давление в камере сгорания следует отрегулировать так, чтобы оно в 1,1 раза превышало максимальное, и вновь отрегулировать тепловую мощность. При этом может потребоваться повторное регулирование коэффициента избытка воздуха Λ ;

b) увеличивают тепловую мощность на 9% или заменяют эталонный газ соответствующим газом неполного сгорания;

c) проверяют CO [4.4.7.1, перечисление с)];

d) проверяют 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 номинальном давлении подачи следует отрегулировать:

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

a) проверяют содержание CO ,NO_x и Λ [4.4.7.1, перечисление а), 4.4.7.2 и таблица 7];

b) следует отрегулировать коэффициент избытка воздуха Λ до 1,5 или открыть полностью воздушную заслонку (при необходимости);

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

5.4.6 Испытания в точке 4 - для всех горелок

Горелку следует отрегулировать согласно 5.4.5 и установить давление в камере сгорания на минимальное значение. Данное значение может быть равно нулю или быть отрицательным;

а) проводят испытания в соответствии с 5.4.5, перечисления а), b), с).

Горелки полного предварительного смешения (дополнительные испытания):

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

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

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

e) проверяют 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)

Следует отрегулировать настройки горелки и камеры сгорания в соответствии с точками 2, 5 и 6 или точками 7, 2 и 6 (при необходимости).

Для всех многоступенчатых или модулирующих горелок:

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

b) проверяют содержание CO ,NO_x и Λ [4.4.7.1, перечисление а), 4.4.7.2 и таблица 7];

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

d) повторяют проверку по 5.4.7, перечисление b) в средней точке диапазона тепловой мощности.

5.4.8 Сводка испытаний

Проводимые измерения, соответствующие параметры и процедуры испытаний сведены в таблицу 6.

Таблица 6

5.5 Сгорание

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 Λ регулируют в соответствии с таблицей 7 и проводят проверку соответствия значений CO и NO_x требованиям 4.4.7.1, перечисление а) и 4.4.7.2 соответственно;

b) в точке 1 на рисунках 3 и 4, при Λ , отрегулированном согласно таблице 7, напряжение питания регулируют на 85% значения, заявленного изготовителем. Проверяют соответствие значения CO требованиям 4.4.7.1, перечисление b);

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

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

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

Таблица 7 - Коэффициент избытка воздуха

Для горелок предварительного смешения 3-го класса (см. 4.4.7.2) по содержанию NO_x коэффициент избытка воздуха может быть ≤ 1,4 при полной и частичной нагрузке.

5.6 Пуск

Горелка работает на эталонном газе, соответствующем семейству или группе, для которого она предназначена, и коэффициент избытка воздуха должен быть не более указанного в таблице 7.

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.

5.7 Вычисление номинальной тепловой мощности

Номинальную тепловую мощность Q_n , кВт, вычисляют по формуле

, (2)

или

, (3)

где M_n - номинальный массовый расход, кг/ч, полученный при стандартных условиях (сухой газ, температура 15 °С, давление 101,325 кПа); V_n - номинальный объемный расход, м³ /ч, полученный при стандартных условиях (сухой газ, температура 15 °С, давление 101,325 кПа); H_i - низшая теплота сгорания газа, МДж/кг или МДж/м³ . На практике значение, полученное во время испытаний, не соответствует этим стандартным условиям. Их, следовательно, необходимо преобразовать в значения, которые были бы получены, если бы во время проведения испытаний существовали стандартные условия. Если определение проводят по массе, скорректированный массовый расход вычисляют по формуле

, (4)

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

, (5)

Скорректированный расход вычисляют по формуле

, (6)

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

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

V₀ - объемный расход при стандартных 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;

d_r - плотность сухого эталонного газа, отнесенная к плотности сухого воздуха.

5.8 Электрическая безопасность Электрическое оборудование и соединения горелки, как это указано в 4.3.2, следует проверять визуально, посредством функционального испытания или измерения. Электрические соединения и правильность компоновки отдельных элементов должны быть проверены с помощью монтажной схемы, предоставляемой изготовителем.

<назад | в начало | вперед>

31 Марта 2016 г.