Котёл не переходит на вторую ступень. Поиск и устранение неисправности

Приветствую читателей! Перед вами очередная статья по неполадкам котла и на этот раз мы разберём интересный случай, когда котёл Miura не переходит на вторую ступень в автоматическом режиме при этом нет никаких видимых проблем и алармов.

На самом деле проблема выявилась в том, что котёл не может набить давление и остановиться, всё время работает. После этого было замечено, что он не использует вторую ступень (High Combustion) для подачи бо́льшего количества топлива к форсунке.

Как работает котёл?

В данной статье мы будем рассматривать котёл Miura, но такой траблшутинг разумеется подойдёт и для других котлов, т.к. принцип действия у них у всех примерно одинаковый.

Простая логическая схема работы котла Miura

Вкратце должно происходить следующее: котёл находится в автоматическом режиме - прессостат по давлению пара (верхняя уставка) даёт сигнал на запуск - запускается вентилятор, открывается заслонка (35 секунд продувка) - трансформатор розжига через электроды даёт искру - открывается пилотный клапан подачи топлива (Pilot Valve) - происходит розжиг (Flame Eye - «глаз» видит пламя) - трансформатор перестаёт давать искру - открывается клапан подачи топлива первой ступени (Low Combustion Valve) - закрывается пилотный клапан - открывается клапан подачи второй ступени (High Combustion Valve) по давлению пара (прессостат - нижняя уставка) и открывается заслонка (damper) - котёл набивает необходимое давление по прессостату и останавливается подача топлива, происходит продувка топки 35 секунд и вентилятор останавливается.

Панель управления котла Miura

Котёл - один из самых опасных механизмов на судне, поэтому схемы защиты и блокировок, а также сигнализации у них самые большие и сложные.

Варианты работы котла в зависимости от уставок прессостатов по давлению пара

Выше я описал простыми словами, что происходит в котле без технических подробностей. Этой информации достаточно, чтобы понимать принцип работы котла, но её недостаточно, чтобы понимать всю логику его работы, какие процессы следуют друг за другом по времени, как электрические цепи проверяют друг друга на ошибки и сбои в работе, как отрабатывают защиты от неправильных действий оператора и т.д.

Углубляться особо в это не будем, т.к. информации про котёл очень много. Для этого на судне обычно имеются всю необходимые инструкции.

А если на вашем судне нет инструкций, то рекомендую обратиться в наш закрытый телеграмм канал «Marine Engineering Manuals», в котором есть большинство инструкций по наиболее популярным морским котлам.

Почему можно не углубляться в логику?

Ответ на этот вопрос очень простой - потому что у нас под рукой всегда есть электрическая принципиальная схема, которая поможет разобраться во всех процессах, происходящих в котле. Даже если вы не знаете всю логику работы котла, но умеете читать схемы, то вы легко обнаружите и устраните любую проблему.

На самом деле нужно понимать, что подача топлива к форсунке (распылителю) происходит с помощью соленоидного клапана, который открывается если на его катушку подать необходимое напряжение. Вот от этого мы и будем отталкиваться в нашем поиске.

Соленоидные клапана (L - Low Combustion, H - High Combustion)

На соленоидный клапан "H - High Combustion" не приходит питание. Это мы выяснили с помощью мультиметра. Если бы приходило необходимое питание, но он не открывался бы, то проблема или в катушке, или в самом клапане. Отделаться от проблемы таким образом не удалось, значит будем открывать схему.

Схема работы котла (внимание на соленоидный клапан High Combustion)

Итак, поехали разбираться в схеме. В данном случае нас интересует соленоидный клапан High Combustion, на схеме это 20VH. Мы померили мультиметром, что на него не приходит питание 220 В (цепь управления использует 220 В).

Цепь управления 220В

Далее идём по всей цепи до данного соленоидного клапана и выясняем, что не даёт команду на получение питания катушки 20VH. Первое, что бросается в глаза это открытые контакты LMX, 20VHX и 20VLX. Нужно разобраться что это за реле и получают ли они питание в процессе запуска котла.

Реле 20VHX

Обращаем внимание также на катушку 20VL соленоидного клапана первой ступени. Мы знаем что на первой ступени котёл работает, значит катушка получает питание и это значит что его цепь работает, а в этой цепи есть наш контакт 20VLX. 

Реле LMX

Таким образом вся цепь до этого контакта и сам контакт работает, и проблема со второй ступенью только в контактах реле 20VHX и LMX.

Реле 20VHX

Реле 20VHX в нашей схеме отвечает за вторую ступень, в автоматическом режиме оно должно получить питание от PLC и замкнуть свой контакт в цепи катушки соленоида. Интересно, что в автоматическом режиме оно не получает питание.

В ручном режиме оно получает питание по цепи с открытыми контактами 43MQX2 и 20DX. Разберёмся что это за реле.

Реле 43MQX2

Реле 43MQX2 получает питание, когда котёл запускается в ручном режиме. Реле 20DX - это реле мотора дампера (damper) DM, которое в автоматическом режиме получает питание от PLC, а в ручном режиме по цепи нормально закрытого контакта 20VPX, открытого контакта 43MQX2 и переключателя второй ступени High Combustion.

Реле 20DX под питанием (горит LED лампочка)

На данном этапе пришло время перевести котёл в ручной режим и посмотреть как отрабатывает схема. Ручной режим котла (он же аварийный режим) запускает котёл по упрощённой схеме, в нём практически не участвует PLC, а также некоторые защиты. По сути работает только релейно контакторная часть. Это часто помогает выяснить проблему или хотя бы свести её поиск к узкой области.

В ручном режиме реле 20VHX получает питание (в автоматическом не получает) и замыкает свой контакт в цепи катушки клапана 20VH, но всё равно катушка не получает питание и не происходит перехода на вторую ступень.

Реле 20VHX получает питание в ручном режиме (горит LED лампочка)

Остаётся только контакт реле LMX. Обратите внимание как я увёл вас от проблемы, которая лежала на поверхности. На самом деле так часто бывает, что идёшь по ложному следу и тратишь на это много времени.

Реле LMX получает питание при активации конечника LM. Неужели конечник не работает?

В своём поиске я действовал также, как пишу в этой статье, я обратил внимание на этот конечник сразу, но не стал его проверять, а пошёл сначала по другой цепи и в итоге вернулся к нему. Что активирует конечник? Этот конечник замыкается дампером, когда он открывается для подачи воздуха в топку для второй ступени. Больше топлива = больше воздуха.

Мотор дампера (с регулировкой заслонки)

Конечник дампера (внутри коробки)

У нас в котле используется два дампера (заслонки) и соответственно два мотора. Один дампер DM2 работает на пайлотской и первой ступени, второй DM, который можно регулировать болтами, - на второй ступени.

Этот мотор DM получает питание с помощью реле 20DX. При этом без питания нормально закрытый контакт 20DX всегда подаёт питание на этот мотор и он вращается в одну сторону. Когда подаётся питание на реле 20DX, то он замыкает свой нормально открытый контакт и мотор начинает вращаться в другую сторону - на открытие дампера (меняется схема подачи питания). В результате дампер открывается, активирует конечник и таким образом активируется реле LMX.

Мотор дампера

Мотор дампера - это однофазный асинхронный мотор Sertec Corporation 8RH2-DW30S993 с конденсаторным пуском. Схема подключения показывает, что в цепи есть пусковая обмотка и рабочая обмотка. Чтобы изменить направление вращения, необходимо поменять местами провода пусковой обмотки (два вывода, подключенные через конденсатор).

Осталось проверить работу этой цепи. Из ручного режима мы выяснили, что реле 20DX получает питание и замыкает свой контакт в цепи реле 20VHX, значит необходимо убедиться, что также приходит питание и на мотор дампера DM. Оказалось, что питание на мотор приходит, но вал с дампером не вращается.

Проверка питания на клеммнике мотора дампера DM

Вал дампера DM не вращается

После снятия мотора выяснилось, что ротор заклинил в одном положении и не вращается. 

Кстати, в моей практике был случай, когда рассыпался coupling и сорвало полумуфту, которую вы видите на фото выше, вал мотора вращался, но дампер стоял на месте. Так что это звено котла периодически нужно проверять. Случай был на форсунке монарх (Weishaupt Monarch Burner).

Разборка мотора показала, что японские подшипники заклинили в одном положении. В нашем случае в запасе был новый мотор, который был установлен и успешно протестирован. В результате котёл заработал на второй ступени.

Видео работы котла и мотора дампера

Разборка мотора

Кстати, перед тем как снимать мотор я убедился, что конденсатор C2 имеет достаточную ёмкость для запуска мотора (0.8 мкФарад).

Конденсаторы дамперов

Логика работы котла

Как вы поняли из данного траблшутинга, PLC не давало питание на реле 20VHX из-за того, что не срабатывал конечник LM дампера DM. Если бы я сразу обратился к логике работы котла, то обнаружил бы проблему быстрее, а так положился на чтение схемы и перевод котла в ручной режим. 

Контакт реле LMX даёт сигнал на PLC

А вот и подсказка (схема выше), нормально открытый контакт реле LMX даёт сигнал на PLC, когда активируется конечник LM дампера DM. Таким образом он «говорит» мол можно подавать топливо, воздух в топку пошёл. Все эти процессы (подача воздуха и подача топлива) происходят практически мгновенно, но логика последовательности всё равно наблюдается. Если конечник не будет активирован, то топливо не пойдёт.

Реле LMX получает питание (конечник LM замкнут)

Обратите внимание, что LED лампочки помогают понять активировано реле или нет, но важно также полагаться на собственные замеры с помощью мультиметра. Бывает так что реле активировано, но его контакты неправильно работают (замыкают или размыкают не то что надо). Поэтому всегда используйте мультиметр для проверки правильной работы цепи.

В инструкции по котлу Miura также можно найти логику работы котла, раздел «Program Simulation Diagram».

Program Simulation Diagram (работа второй ступени)

Именно здесь можно увидеть как взаимосвязаны между собой вторая ступень (High Combustion), мотор дампера (DAMPER) и лимит свитч (LMX). Вторая ступень не запустится пока не выполнятся все условия для запуска, иначе High Combustion STOP (DAMPER Abnormal). К сожалению, как это часто бывает, такого аларма на панели нет и приходится производить собственный траблшутинг.

Тем не менее проблема была устранена. Ещё раз напомню вам, что прежде всего важно уметь читать схемы, т.к. механизмы на разных судах могут быть разные, а вот электрические принципиальные схемы работают одинаково. Например, котлы Miura и Aalborg - это абсолютно разные котлы, но если вы умеете читать схемы, то для вас разница между ними будет только визуальная.

Есть правда нюансы в схемах разных производителей. Например, японские, китайские или корейские схемы читаются немного по-разному, могут быть разные обозначения реле и контактов.

Чтение японских принципиальных схем

Японские схемы в этом плане очень простые. Например, посмотрите на нормально открытый контакт реле LMX, под ним написано «6 - D», это значит что контакт находится на странице «6», а буква «D» соответствует колонке, в которой он находится (похоже на шахматную доску). Также под реле всегда есть табличка со всеми контактами реле, которые есть на схеме. Например, у реле LMX также есть контакт «11 - D» на странице «11» в колонке «D» и он тоже нормально открытый (это тот контакт, который даёт сигнал на PLC). Из этой таблички можно понять какие есть контакты у реле: нормально открытые или нормально закрытые. Такой принцип используется в большинстве электрических принципиальных схем, не только японских.

Кстати, если вы не знаете как читать электрические схемы на судне, то рекомендую прочитать статью "Как читать электрические схемы в условиях судна? Схема работы валоповоротного устройства главного двигателя".

Так что произошло с мотором?

Как вы уже поняли, подшипники мотора заклинили, но он не сгорел! В отличие от случая с мотором регулятора дизель-генератора. А это значит, что можно попробовать заменить подшипники. К сожалению, в нашем арсенале запасных частей не нашлись новые подшипники 608Z, но из опыта работы с маленькими подшипниками решили попробовать разобрать старые нерабочие дискосандеры «болгарки».

Подшипник 608Z болгарки

Подшипники 608Z

Оказалось, что такие подшипники есть, правда они китайские, но ещё «живые». Поэтому перекинули подшипники, подключили мотор по схеме с конденсатором и вернули ему рабочее состояние. Положили в запас, на аварийный случай.

Проверка мотора

Возможно такие подшипники долго не проработают, т.к. они не оригинальные, и к тому же мотор во время своей работы сильно греется, а какая используется в них смазка неизвестно. Кстати, несмотря на это мы всё равно заказали новый мотор!

Видео работы мотора с китайскими подшипниками

На этом всё! Надеюсь статья была для вас полезной. Если остались вопросы, то пишите в комментариях! Спасибо за внимание.

Ещё статьи по котлам на сайте:

• Защиты котла. Быстрая проверка для инспектора
• Abnormal Fire. Котел не запускается. Поиск и устранение неисправности
• Pressure switch. Вышел из строя прессостат по давлению топлива на котле