книги из ГПНТБ / Грузберг, Я. Ю. Судовые парогенераторы учебник

3

5

Рис. 51. Схема предохранительного клапана системы Кокбурн

Рис. 52. Главный предохранительный клапан системы Кокбурн

Для парогенераторов с рабочим давлением пара 4 МН/м2 и более рекомендуется применять предохранительные клапаны импульсного действия.

Схема современного предохранительного клапана сервомоторного типа системы Кокбурн показана на рис. 51. Клапан состоит из глав­ ного предохранительного кла­ пана 1 и импульсного(контроль­ ного) клапана 6, связанных между собой паровой трубой 9.

При повышении давления пара в парогенераторе сверх нормы сначала поднимется, преодоле­ вая сопротивление пружины 7, тарелка 8 импульсного клапана,

поршнем 4 главного клапана. Так как площадь поршня больше площади тарелки 2 главного клапана, то возникнет избыточ­ ная сила, которая, преодолевая упругость пружины 5, откроет тарелку 2 главного клапана

ипар через патрубок 3 выйдет

ватмосферу. После того как давление пара в парогенераторе понизится до нормы, пружина 7 посадит тарелку 8 импульсного клапана на седло, давление в по­ лости над поршнем главного кла­ пана упадет, и пружина 5 закроет основной клапан. При такой схеме под парогенераторным дав­ лением находится только не­

Предохранительные клапаны должны быть отрегулированы на открытие при давлении, превышающем рабочее: на 5% у парогене­ раторов с рабочим давлением до 1 МН/м2 (10 ати); на 3% у парогенера­ торов с рабочим давлением более 1 МН/м2.

79

Предохранительный клапан пароперегревателя должен быть от­ регулирован таким образом, чтобы он открывался раньше, чем пре­ дохранительный клапан, установленный на пароводяном коллекторе.

Проходное сечение предохранительного клапана определяется по правилам Регистра СССР, при этом его диаметр должен быть не менее 32 и не более 100 мм.

§19. Контрольно-измерительные приборы

Кконтрольно-измерительным приборам относятся: манометры, водоуказательные колонки, газоанализаторы, термометры и термо­ пары, солемеры и др.

Манометры предназначены для измерения давления пара в паро­ генераторе. Манометр должен быть снабжен трехходовым краном и сифонной трубкой или другим приспособлением, чтобы предотвратить температурное воздействие пара на диафрагму или трубчатый элемент прибора. На пароводяном коллекторе устанавливают два манометра. Наиболее широко используются манометры двух типов: с изогнутой трубкой и мембраной. Трубчатый манометр показан на рис. 54, а. Давление жидкости, действующее в трубке 1 изнутри, стремится вы­ прямить ее; это давление при помощи рычажного и зубчатого меха­ низма 2 передается стрелке манометра, которая указывает на шкале

результат измерения давления. На рис. 54, б изображен манометр с мембраной. Давление жидкости действует на упругую мембрану 2, которая в зависимости от величины давления прогибается и при по­ мощи стержня 1 и зубчатого механизма 3 перемещает стрелку мано­ метра.

Водоуказательные колонки служат для контроля уровня воды в парогенераторе. Наибольшее применение для судовых парогенерато­ ров имеют приборы с плоскими стеклами, как более надежные в работе.

Водоуказательная колонка системы Клингера (рис. 55) состоит из плоского стекла 4, вставленного в гнездо рамки 5 и прижатого брон­ зовой крышкой 3 на болтах 2. В рамке за стеклом имеется цилиндри­ ческий канал, сообщенный посредством штуцеров 1 с водяным и па­ ровым объемами котла. Для лучшей видимости на задней стенке стекла сделаны продольные прорези треугольного сечения, вследствие чего вода приобретает темную окраску, пар — белую. С обеих сторон стекла установлены прокладки 6, обеспечивающие герметичность сое­ динения. Для продувки соединительных труб и стекла, проверки действия водоуказательной колонки и ее отключения имеются три крана: верхний паровой, нижний водяной и продувочный.

Для парогенераторов высокого давления применяют водоуказа­ тельные колонки со слюдяными прокладками или стеклами, закры­ вающими узкую сквозную прорезь рамки, которая просвечивается электрической лампочкой.

На рис. 56 изображена водоуказательная колонка для парогене­ ратора высокого давления. Колонка состоит из корпуса 3, рамок 1, прижимных планок 4 и слюдяных пластинок 2, зажатых между корпу­ сом и рамками посредством упорных планок и болтов 5. Для сокраще­ ния длины слюдяных пластин щель в корпусе разделена на две части.

80

Приведенные выше контрольно-измерительные приборы регламен­ тируются Правилами Регистра СССР и являются обязательными для надежной и безаварийной эксплуатации парогенератора. Современные парогенераторы морских судов снабжены значительно большим ко­ личеством приборов теплотехнического контроля, которые способст­ вуют повышению к. п. д. благодаря возможности соблюдать более экономичный режим работы парогенератора.

Рис. 56. Водоуказательная колонка для парогенератора высо­ кого давления

При наладке и испытаниях парогенератора широко пользуются химическими газоанализаторами переносного типа системы Орса для определения процентного содержания в газах С 02 и суммы С 02 + 0 2. По этим данным можно подсчитать величину химического недожога топлива.

Глава VI

АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СУДОВЫХ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ

§ 20. Назначение и системы регулирования

Поддержание параметров пара и уровня воды в парогенераторе в установленных пределах на всех нагрузках путем изменения коли­ честв подаваемых в топку воздуха, топлива и питательной воды на­ зывается регулированием работы парогенератора.

82

Современные парогенераторы оборудуют системой автоматического регулирования (САР), которая с высокой точностью поддерживает установленные параметры работы, исключает влияние индивидуаль­ ных качеств вахтенного персонала и способствует повышению эконо­ мичности. В судовых парогенераторах с естественной циркуляцией имеется в основном три регулируемых параметра: давление пара, его температура и уровень воды, для чего и предназначены отдельные си­ стемы автоматического регулирования: питания, температуры пере­ гретого пара и горения топлива.

Главные парогенераторные установки в соответствии с Правилами Регистра СССР должны быть оборудованы системами автоматиче­ ского регулирования, защиты и сигнализации. Система защиты авто­ матически прекращает подачу топлива к форсункам, и аварийно­ предупредительная сигнализация вступает в действие при снижении или превышении допускаемых уровней воды в коллекторе, при обесто­ чивании дутьевого вентилятора, САР и защиты.

Система автоматического регулирования обеспечивает поддержа­ ние давления пара и уровня воды в коллекторе и расход топлива с учетом сохранения бездымности процесса горения в топке. Система автоматической защиты и сигнализации обеспечивает прекращение подачи топлива, остановку вентилятора и топливного насоса в ава­ рийных случаях.

Системы автоматического регулирования парогенераторными уста­ новками изучаются в специальном курсе «Основы автоматизации и регулирования в судовых энергетических установках». Здесь ограни­ чимся изложением основных сведений о назначении и способах авто­ матического регулирования питания, температуры перегретого пара и горения.

§ 21. Регулирование питания

Регулирование питания сводится к поддержанию в парогенераторе уровня воды, обеспечивающего нормальную работу циркуляционного контура и выдачу в пароперегреватель сухого пара.

В регулирующих устройствах, предназначенных для контроля уровня воды в парогенераторах, можно применять чувствительные элементы: поплавковые, термостатические, термогидравлические и мембранные. Наибольшее применение имеют мембранные элементы, их преимущества — отсутствие влияния тепловой инерции и темпера­ туры окружающей среды, высокая чувствительность к изменению уровня, возможность размещения регулирующего устройства в лю­ бом месте машинно-котельного отделения.

Рассмотрим схему наиболее распространенного отечественного двухимпульсного регулятора уровня с мембранным чувствительным элементом и обратной жесткой связью силового типа (рис. 57). Регу­ лятор воспринимает импульс от изменения расхода пара из парогене­ ратора и уровня воды в его пароводяном коллекторе. Оба эти импульса суммируются в измерительном устройстве и воздействуют на водяное усилительное реле, которое создает разность давлений на поршне сер­

вомотора, перемещая его и вместе с ним регулирующий питательный клапан.

В общем корпусе измерительного устройства 6 закреплены две мембраны, делящие его на три части. Измерительное устройство ре­ гулятора при помощи мембраны уровня 15 измеряет столб воды, за­ ключенной между уровнями в конденсационном сосуде 1 и пароводя­ ном коллекторе 3. При изменении уровня мембрана перемещает гори­

зонтальный рычаг 8 усилительного элемента. Мембрана расхода 16

из них струи воды улавливаются приемными насадками 11 и исполь­ зуются для приведения в действие поршневого сервомотора 12 пита­ тельного регулирующего клапана 13.

При изменении одного из регулируемых параметров (расхода пара или уровня воды) равновесие сил на рычаге 8 нарушится и заслонка с пластинкой переместится от среднего положения, увеличивая до­ ступ струе в одну из приемных насадок и прикрывая другую. Вслед­ ствие этого возникает разность давлений в полостях сервомотора и под его воздействием поршень начнет перемещаться и изменять величину проходного сечения регулирующего питательного клапана. Обратная связь 14 предназначена для выключения сервомотора после того, как питательный клапан приоткроется или прикроется на необходимую

84

величину. Между сопротивлением пароперегревателя и расходом пара из парогенератора существует квадратичная зависимость. Чтобы по­ лучить линейную зависимость между расходом пара и перемещением мембраны расхода, над последней устанавливают комплект пластин­ чатых пружин 5, последовательно выключаемых по мере ее переме­ щения.

Такими регуляторами уровня воды снабжаются парогенераторы серийных судов типа «Ленинский комсомол», «София», «Прага» и др. Они вполне себя оправдали в эксплуатации, обеспечивая надлежащее регулирование и эксплуатационно-приемлемые изменения уровня воды в пароводяном коллекторе парогенератора при различных на­ грузках.

§ 22, Автоматическое регулирование температуры перегретого пара

Все рассмотренные выше (см. § 9) способы регулирования темпера­ туры перегретого пара в судовых парогенераторах могут в настоящее время быть автоматизированы. Система автоматического регулирова­

мотором 3 от регулятора темпера­ туры. От степени открытия регулирующих клапанов зависит коли­

чество пара, прошедшего через пароохладитель, а следовательно, и температура пара перед второй секцией, что влечет соответствующее изменение температуры перегретого пара в главном паропроводе.

На рис. 58, б приведена схема автоматического регулирования температуры перегретого пара с помощью впрыскивающего пароох­ ладителя 5, включенного между двумя секциями пароперегревателя.

85

\

Температура перегрева пара регулируется путем изменения количе­ ства конденсата, впрыскиваемого в перегретый пар, за счет подсасы­ вающего эффекта эжектора 6, установленного в пароохладителе. Кон­ денсат для впрыска образуется в поверхностном конденсаторе 2, ох­ лаждаемом питательной водой из водяного экономайзера /. Сборник конденсатора снабжен переливной трубой 4, обеспечивающей необхо­ димый уровень. Регулирующий клапан 3 управляется автоматически по температуре пара за второй секцией пароперегревателя. Количе­ ство впрыскиваемого конденсата при неизменном положении регули­ рующего клапана пропорционально количеству проходящего через пароохладитель перегретого пара, чем обеспечивается наличие в си­ стеме регулирования температуры пара дополнительного импульса по нагрузке. Применение для впрыска «собственного» конденсата сни­ жает солесодержание пара.

§ 23. Автоматическое регулирование горения

Система автоматического регулирования горения предназначена для поддержания в заданных пределах давления пара в парогенера­ торе и определенного соотношения между количествами сжигаемого топлива и подаваемого в топку воздуха. Системы автоматического ре­ гулирования горения, применяемые в судовых парогенераторных уста­ новках, автоматически управляют подачей в топку парогенератора топлива и воздуха воздействием на соответствующие регулирующие органы и поддерживают при этом заданные значения давления пара в парогенераторе, давления воздуха перед воздухонаправляющим устройством и давления жидкого топлива в напорной топливной ма­ гистрали. В настоящее время существуют разнообразные схемы регу­ лирования горения и все они основаны на принципе использования импульса по изменению давления в паропроводе за пароперегрева­ телем.

На рис. 59 представлена принципиальнаая схема системы автома­ тического регулирования горения, снабженная следующими регуля­ торами: I — давления пара, поддерживающим давление пара в за­ данных пределах в главном паропроводе; 11 — давления топлива, поддерживающим заданное давление топлива в напорной магистрали перед топливными регулирующими блоками; III — давления воздуха, поддерживающим требуемое давление воздуха и воздействующим на направляющие лопатки дутьевого вентилятора. Рабочей водой для регулятора этой системы служит чистый дистиллят давлением 0,6 — 0,8 МН/м2.

При изменении расхода пара из парогенератора изменяется дав­ ление пара за пароперегревателем и срабатывает сильфонный чувстви­ тельный элемент /, вследствие чего регулировочная заслонка усили­ тельного реле 2 выводится из среднего положения, вызывая тем самым увеличение давления рабочей воды в одной из полостей сервомотора 5 и уменьшение в другой полости. Под действием разности давлений

86