Лекция 32. Вспомогательное оборудование котельных установок и парогенераторов. Пароводяная арматура.

Арматурой называются устройства, устанавливаемые на питатель­ных трубопроводах, барабанах, коллекторах, паропроводах и предназна­ченные для: а) включения и отключения потока жидкости; б) измене­ния расхода среды; в) предотвращения подъема давления и обратного тока жидкости; г) измерения давления и уровня среды. В связи с этим арматуру подразделяют на запорную, регулирующую, предохранительную и контрольную. Классификация основ­ных видов арматуры по назначению, способу действия и конструктив­ным особенностям показана на рис. 18-1.

Ручной привод запорной и регулирующей арматуры может быть осуществлен дистанционно. Арматура, связанная с автоматическим ре­гулированием, имеет гидравлический, пневматический или электриче­ский привод. Предохранительная и контрольная арматура не имеет при­вода и работает автоматически под влиянием изменения давления, на­правления движения среды или уровня.

Арматуру характеризуют условным диаметром , близким или равным диаметру трубопровода, к которому присоединяется арматура, и условным давлением и выпускают в соответствии с этими пара­метрами по разработанной стандартной шкале. Условное давление при­нято при определенной, также условной, температуре . Для углероди­стой стали условная температура равна , а для легированной ста­ли Если рабочая температура выше условной , надо под­бирать арматуру по условиям ее прочности, т. е. с большим условным давлением, нежели рабочее

Основным назначением запорной арматуры является создание хорошей плотности в трубопроводе. Во время работы запорная арма­тура бывает либо полностью открыта, либо полностью закрыта. Это обеспечивается соответствующей конструкцией запорного органа. У вентиля таким органом является тарелка, которая при вращательном движении шпинделя по часовой стрелке плотно садится на седло. На рис. 18-2,а показан запорный вентиль на сверхкритические параметры пара с конусной тарелкой. В данной конструкции осуществлено бес­фланцевое соединение корпуса вентиля с его крышкой.

В запорных задвижках шпиндель перемещается поступательно. За­твор задвижек может быть клиновым с одним или двумя дисками, а так­же с параллельно-принудительным затвором. В последнем случае за­крытие проходных отверстий обеспечивается двумя тарелками, распи-

раемыми пружиной. Конструктивное оформление клиновой двухдиско­вой запорной задвижки показано на рис. 18-2,б. Затвор задвижки яв­ляется самоустанавливающимся. Он состоит из двух тарелок, распирае­мых специальным грибком. Сферическая поверхность грибка обеспечи­вает правильную установку тарелок. В данной конструкции применено бесфланцевое самоуплотняющееся соединение корпуса с крышкой; крышка прижимает сальниковую набивку давлением среды. Задвижки

Рис. 18-2. Запорная арматура на сверхкритическое давление. а — вентиль; б — задвижка.

отличаются значительно меньшими гидравлическими сопротивлениями, чем вентили.

Применяются также запорные краны поворотного типа.

Регулирующую арматуру подразделяют на вентили и клапа­ны (рис. 18-1). Эта арматура не может обеспечить плотность затвора. Для удобства регулирования арматура должна иметь линейную зави­симость расхода среды от хода шпинделя.

Регулирующие вентили предназначены для регулирования расхода и давления воды, а также для дросселирования перегретого пара. Основным рабочим органом вентиля (рис. 18-3,а) является профилиро­ванный конус-игла, благодаря которому при перемещении шпинделя из­меняется проходное сечение для рабочей среды.

В отличие от вентиля регулирующие клапаны имеют иной вид ре­гулирующего органа (скалка, шибер, золотник) и способ его перемеще­ния (поступательный, поворотный). Клапаны часто применяют в каче­стве регулирующей питательной арматуры. Они приводятся в действие от системы автоматического регулирования. В качестве примера на рис. 18-3,б показан поворотный регулирующий клапан на высокое дав­ление. При повороте шпинделя изменяется взаимное расположение окон в золотнике и неподвижном стакане. Для облегчения работы с регули­рующими клапанами их можно выполнять двухседельными, тогда рабочая жидкость подается под верхнее и нижнее седло, разгружая тем самым шпиндель.

В качестве предохранительной арматуры применяют об­ратные и предохранительные клапаны.

Рис. 18-3. Регулирующая арматура на высокое давление, а — вентиль; б — клапан.

На питательной линии перед водяным экономайзером устанавлива­ют обратный клапан (рис. 18-4). Его назначение—не допускать обратного тока воды при падении давления в питательной магистрали. Обратный клапан действует автоматически. Вода поступает под тарел­ку, которая приподнимается, обеспечивая пропуск воды. При снижении

давления тарелка под действием собственного веса или пружины садится на седло и закрывает проходное сечение, преграждая путь воде. Кроме экономай­зера обратные клапаны устанавливают на напорном патрубке питательного насоса, на продувочных линиях парогенератора и в других местах. На блоке парогенера­тор — турбина установка обратного кла­пана перед экономайзером необязатель­на, если таковой имеется на питательном насосе.

Предохранительные клапаны станавливают для защиты бараба­нов, пароперегревателей, паропроводов и испарительных частей парогенераторов от чрезмерного повышения дав­ления пара. В этом случае клапан автоматически открывается, обеспе­чивая некоторый пропуск пара, и закрывается при снижении давления до нормального.

Согласно правилам Госгортехнадзора каждый парогенера­тор должен оборудоваться не менее чем двумя не зависящими друг от друга предохранительными клапанами.

Предохранительные клапаны выполняют рычажными или пружин­ными. Рычажные устройства, у которых тарелка клапана прижимается

к седлу действием груза, укрепленного на рычаге, бывают неполноподъмными и полноподъемными. В неполноподъемных при повышении дав­ления сверх допустимого тарелка клапана приподнимается менее чем на диаметра седла; пропускная способность для пара у них мала. В полноподъемных (рис. 18-5,а) клапан поднимается до отказа за счет удара струи пара в верхнюю отражательную тарелку, имеющую боль­ший диаметр. Высота подъема — более диаметра седла.

Рис. 18-5. Предохранительные устройства. а — полноподъемный клапан рычажного типа: / — к штуцеру барабана или паропере­гревателя; 2— к выхлопной трубе в атмосферу; 3— седло; 4— тарелка клапана; 5 — отражательная тарелка; 6 — рычаг с грузом; б —импульсный предохранительный клапан: / — главный предохранительный клапан; 2 — тарелка клапана; 3— поршень; 4 — подвод пара с рабочим давлением; 5 — импульсная трубка; в — импульсный кла­пан; 7 — верхняя катушка; 8 — нижняя катушка; 9 — реле давления; 10 — сигнальные лампы; // — ключ для ручной проверки клапана; 12 — дренажная линия.

Недостатком рычажных клапанов является их громоздкость, труд­ность обеспечения плотности, возможность прикипания клапана к сед­лу и недостаточная пропускная способность. Такими же недостатками, кроме громоздкости, обладают и пружинные клапаны. Поэтому, по пра­вилам Котлонадзора, на новых парогенераторах с давлением выше 4 Мн/м² надо устанавливать импульсные устройства, где главный кла­пан приводится в действие поршнем, управляемым небольшим импульс­ным клапаном (рис. 18-5,6). У главного клапана тарелка прижимается к седлу давлением пара, что обеспечивает большую плотность. В им­пульсном клапане, как и в обычных рычажных, пар давит под поршень. При повышении давления тарелка поднимается, и пар по импульсной трубке подается в поршневую камеру главного предохранительного клапана. Так как площадь поршневой камеры больше площади тарелки главного клапана, то шпиндель опускается, открывая доступ основному потоку пара. Для открытия импульсного клапана в настоящее время применяют дополнительный импульс от реле давления, действующий на рычаг клапана с помощью магнитно-импульсного устройства.

Предохранительные клапаны у прямоточного парогенератора уста­навливают на трубопроводе за выходным коллектором пароперегрева-

Рис. 18-6. Водоуказательные приборы.

теля; у барабанного парогенератора — на барабане и на выходном кол­лекторе пароперегревателя. Клапаны могут быть контрольными и рабочими. Первые должны открываться при превышении давления на 5, вторые на 8% при давлениях пара свыше 10 Мн/м² и соответствен­но 3 и 5% при давлениях до 10 Мн/м². Предохранительные клапаны на пароперегревателе барабанных парогенераторов регулируются на от­крытие при превышении давления в месте его установки всего на 2% от номинального, т. е. на Поэтому при аварийном прекращении расхода пара через турбину прежде всего срабатывает клапан на паро­перегревателе, что предохраняет трубки перегревателя от пережога. Если давление продолжает расти, открываются клапаны на барабане.

К контрольной аппаратуре относят манометры и водоуказательные приборы.

Для непрерывного контроля за уровнем воды в барабане применяют водоуказательные стекла и сниженные указатели уровня. На барабанах парогенераторов со ступенчатым испарением устанавливают не менее чем по одному указательному прибору 'в каждом чистом и в каждом солевом отсеке. Для наблюдения над уровнем, применяют плоские стек­ла, которые зажимаются фланцами на прокладках. Такие стекла при­меняют для давлений около 4 Мн/м². При больших давлениях стекла снабжают слюдяной прокладкой, предохраняющей их от разъедающего воздействия воды и пара. При давлениях 10 Мн/м² и выше вместо сте­кол применяют слюду в стальных колодках с узкими щелями шириной 2—3 мм. За колодкой находится пакет слюдяных пластинок, 5 шт. по 0,3 мм толщиной, через который производят наблюдение (рис. 18-6,а). Каждый водоуказательный прибор снабжают вентилями на паровой и

водяной сторонах, обычными / и быстрозапорньши 2; имеется также вентиль для продувки стекла.

Применяют также радиоактивные уровнемеры, принцип действия которых основан на просвечивании колонки или самого барабана лу­чами.

Помимо водоуказательных стекол, устанавливаемых непосредствен­но на барабане, согласно правилам Госгортехнадзора необходима уста­новка не менее двух сниженных указателей уровня для наблюдения над уровнем воды с площадки обслуживания парогенератора. Су­ществуют указатели поплавкового типа, но чаще применяют гидравли­ческие (рис. 18-6,б). В колонке происходит конденсация пара. Уровень конденсата в колонке 1 постоянен; во внутренней трубке 2 он соответ­ствует уровню в барабане. Перепад давлений в трубках передается на отметку обслуживания и может измеряться либо U-образным маномет­ром, залитым жидкостью с удельным весом, большим удельного веса воды, либо электроиндукционным указателем.