Запорно регулирующая арматура в котельной. Судоремонт от а до я.: арматура паровых котлов

Для обеспечения безопасной и бесперебойной работы котлы оборудуют соответствующей арматурой и контрольно-измерительными приборами (КИП). К арматуре относятся: предохранительные, питательные и обратные клапаны, вентили и задвижки, а также водоуказательные и продувочные устройства. Контрольно-измерительные приборы предназначены для наблюдения и контроля за процессом работы котла. К ним относятся: манометры, тягометры, термометры, расходомеры, газоанализаторы и другие. В зависимости от типа котла (паровой или водогрейный) на него устанавливают различную арматуру и контрольно-измерительные приборы.

Предохранительный клапан предназначен для предотвращения повышения давления в котле выше допустимого. Предохранительные клапаны бывают пружинного (рис. 5.51) и рычажного (рис. 5.52) типов.

При повышении давления в котле или трубопроводе выше допустимого тарелка клапана поднимается, освобождая седло, часть теплоносителя через выходное отверстие уходит в атмосферу, и давление падает до нормального. Шток клапана вместе с тарелкой под действием груза (рычажный) или пружины (пружинный) опускается в первоначальное положение, выходное отверстие перекрывается.

Рис. 5.50.

а - клапан вмазного типа; б - асбестовый клапан; в - клапан откидного типа; 1 - кровельная сталь; 2 - асбестовый картон; 3 - металлическая сетка; 4 - смесь шамотной глины с асбестом; 5 - металлический короб; 6 - валик; 7 - дверца; 8 - съемная рама; 9 - проволока; 10 - розетка

Рис. 5.51.

1 - корпус; 2 - тарелка; 3 - пружина; 4 - рычаг ручного подрыва; 5 - шток; б - втулка направляющая; 7 - винт стопорный; ? - втулка нажимная; 9 - втулка демпферная; 10 - крышка; 11 - колпак; 12 - болт стопорный

Рис. 5.52.

а - однорычажный; б - двухрычажный

Перемещая груз по рычагу (рычажный клапан) или изменяя величину сжатия пружины (пружинный) при помощи резьбовой нажимной втулки, можно уменьшать или увеличивать давление срабатывания клапана.

Водогрейные котлы без барабанов с температурой воды до 115 °С производительностью более 405 кВт, а также котлы с барабанами независимо от их производительности должны оборудоваться двумя предохранительными клапанами, водогрейные котлы без барабанов производительностью 405 кВт и менее - одним клапаном. Для паровых котлов паропроизводительностью более 100 кг/ч один клапан (контрольный) должен пломбироваться.

Если в котельной находятся нескольких водогрейных котлов без барабанов, вместо предохранительных клапанов на котлах допускается установка двух предохранительных клапанов диаметром не менее 50 мм на трубопроводе, к которому присоединены котлы. Диаметр каждого предохранительного клапана принимают по расчету для одного из котлов наибольшей производительности и рассчитывают по формулам:

при установке котлов с естественной циркуляцией

• (5.11)
• (5.12)

10 6 пИ’

при установке котлов с принудительной циркуляцией

10 6 пИ’

где (1 - диаметр прохода клапана, см;

О - максимальная производительность котла, Вт; п - число клапанов;

Н - высота подъема клапана, см.

При установке предохранительных клапанов на общем трубопроводе горячей воды предусматривают обвод с обратным клапаном у запорного органа каждого котла.

На паровые котлы с давлением до 0,07 МПа для безопасной эксплуатации устанавливают предохранительные выкидные приспособления (гидрозатворы) или самопритирающиеся клапаны КСШ-07. Обычные рычажные или пружинные клапаны на таких котлах не ставят. Предохранительное выкидное устройство (рис. 5.53) срабатывает, когда давление пара в котле превышает рабочее более чем на 10 кПа. Устройство работает следующим образом. Через подвод I трубы 2, 3 и 6 заполняются водой до пробочного крана 7. В процессе работы котла пар вытесняет воду из трубы 2 и уровень ее понижается, а в трубах 3 и 6 повышается, и их столб воды уравновешивает давление пара. При повышении давления пара выше допустимого вода из трубы 2 вытесняется до тех пор, пока избыточный пар не выйдет в бак 4 ив атмосферу через трубу 5. Когда давление в котле понизится, вода из бака по трубе 3 вновь заполнит трубы выкидного устройства. Высота выкидного устройства Н выбирается в соответствии с рабочим давлением пара в котле: при давлении 50, 60, 70 кПа она соответственно принимается 6, 7, м. Высота заполнения И = 0,56#.

Предохранительный самопритирающийся клапан КСШ-07-810 (рис. 5.54) состоит из корпуса /, закрытого колпачком 2. Внутри клапана размещен груз-крыльчатка 3, а в трубе, которой он присоединен к паропроводу, запрессовано седло 4, на грузе-крыльчатке размещен грибок 5, закрывающий выход пара из котла. Грибок прижимается к седлу за счет массы груза-крыльчатки, которая имеет три дугообразные лопатки. При повышении установленного в котле давления пара грибок с грузом поднимается, давление пара распространяется на всю площадь груза и дно клапана, обеспечивая их подъем, затем пар уходит через отверстие в колпачке. Наличие лопаток создает крутящий момент, и груз-крыльчатка начинает вращаться. После выпуска излишнего пара грибок благодаря вращению садится в новое положение и одновременно притирается. Для проверки работоспособности клапана на нем имеются рычаг 7 и ручка 8. Для звуковой индикации срабатывания клапана на нем имеется сигнальный свисток 6.

Рис. 5.53.

Трубы от предохранительных клапанов обычно выводят за пределы котельной, и они имеют устройства для отвода воды. Площадь сечения трубы составляет не менее двойной площади сечения предохранительного клапана.

На питательном трубопроводе к паровому котлу устанавливают обратный клапан и запорное устройство (рис. 5.55).

Для контроля параметров, наблюдение за которыми необходимо при эксплуатации котельной, предусматривают установку показывающих приборов: для контроля параметров, изменение которых может привести к аварийному состоянию оборудования, - сигнализирующих показывающих приборов, а для конт-

Рис. 5.54

роля параметров, учет которых необходим для анализа работы оборудования или хозяйственных расчетов, - регистрирующих или суммирующих приборов.

Для котлов с давлением пара свыше 0,17 МПа и производительностью менее 4 т/ч устанавливают показывающие приборы для измерения:

• а) температуры и давления питательной воды в общей магистрали перед котлами;
• б) давления пара и уровня воды в барабане;
• в) давления воздуха под решеткой или перед горелкой;
• г) разрежения в топке;
• д) давления жидкого и газообразного топлива перед горелками.

Рис. 5.55. Запорный вентиль (1) и обратный клапан (2)

Для котлов с давлением пара свыше 0,17 МПа и производительностью от 4 до 30 т/ч устанавливают показывающие приборы для измерения:

• а) температуры пара за пароперегревателем до главной паровой задвижки;
• в) температуры уходящих газов;
• д) давления пара в барабане (для котлов производительностью более 10 т/ч указанный прибор должен быть регистрирующим);
• е) давления перегретого пара до главной паровой задвижки;
• л) разрежения в топке;
• н) расхода пара в общей паропроводе от котлов (самопишущий прибор);
• о) содержания кислорода в уходящих газах (переносный газоанализатор);
• п) уровня воды в барабане котла.

При расстоянии от площадки, с которой ведется наблюдение за уровнем воды, до оси барабана более 6 м или при плохой видимости водоуказательных приборов на барабане устанавливают два сниженных указателя уровня, при этом один из указателей является регистрирующим.

Для котлов с давлением пара свыше 0,17 МПа и производительностью более 30 т/ч устанавливают показывающие приборы для измерения:

• а) температуры пара за пароперегревателем до главной паровой задвижки (показывающий и регистрирующий);
• б) температуры питательной воды за экономайзером;
• в) температуры уходящих газов (показывающий и регистрирующий):
• г) температуры воздуха до и после воздухоподогревателя;
• д) давления пара в барабане;
• е) давления перегретого пара до главной паровой задвижки (показывающий и регистрирующий);
• ж) давления пара у мазутных форсунок;
• з) давления питательной воды на входе в экономайзер после регулирующего органа;
• и) давления воздуха после дутьевого вентилятора;
• к) давления жидкого и газообразного топлива перед горелками за регулирующим органом;
• л) разрежения в топке;
• м) разрежения перед дымососом;
• н) расхода пара от котла (показывающий и регистрирующий);
• о) расхода жидкого и газообразного топлива на котел (суммирующие и регистрирующие);
• п) расхода питательной воды к котлу (показывающий и регистрирующий);
• р) содержания кислорода в уходящих газах (автоматический показывающий и регистрирующий газоанализатор);
• с) уровня воды в барабане котла.

При расстоянии от площадки, с которой ведут наблюдение за уровнем воды, до оси барабана более 6 м или при плохой видимости водоуказательных приборов на барабане котла устанавливают два сниженных указателя уровня, один из которых является регистрирующим.

Для котлов с давлением пара 0,17 МПа и ниже и водогрейных котлов с температурой воды 115 °С и ниже устанавливают следующие показывающие приборы для измерения:

• а) температуры воды в общем трубопроводе перед водогрейными котлами и на выходе из каждого котла (до запорной арматуры);
• б) давления пара в барабане парового котла;
• в) давления воздуха после дутьевого вентилятора:
• г) давления воздуха после регулирующего органа;
• д) разрежения в топке;
• е) разрежения за котлом;
• ж) давления газа перед горелками.

Для водогрейных котлов с температурой воды более 115 °С устанавливают показывающие приборы для измерения:

• а) температуры воды на входе в котел после запорной арматуры;
• б) температуры воды на выходе из котла до запорной арматуры;
• в) температуры воздуха до и после воздухоподогревателя;
• г) температуры уходящих газов (показывающий и регистрирующий);
• д) давления воды на входе в котел после запорной арматуры и на выходе из котла до запорной арматуры;
• е) давления воздуха после дутьевого вентилятора;
• ж) давления жидкого и газообразного топлива перед горелками после регулирующего органа;
• з) разрежения в топке;
• и) разрежения перед дымососом;
• к) расхода воды через котел (показывающий и регистрирующий);
• л) расхода жидкого и газообразного топлива для котлов производительностью от 30 МВт и более (суммирующие и регистрирующие);
• м) содержания кислорода в уходящих газах (для котлов производительностью до 20 МВт - переносный газоанализатор, для котлов большей производительности - автоматические показывающие и регистрирующие газоанализаторы);
• н) температуры жидкого топлива на входе в котельную;
• о) давления в подающих и обратных трубопроводах тепловых сетей (до и после грязевиков);
• п) давления воды в питательных магистралях;
• р) давления жидкого и газообразного топлива в магистралях перед котлами.

Кроме того, в котельной устанавливают регистрирующие приборы для измерения:

• а) температуры перегретого пара в общем паропроводе к потребителям;
• б) температуры воды в подающих трубопроводах систем теплоснабжения и горячего водоснабжения и в каждом обратном трубопроводе;
• в) температуры возвращаемого конденсата;
• г) давления пара в общем паропроводе к потребителю (при требовании потребителя);
• д) давления воды в каждом обратном трубопроводе системы теплоснабжения;
• е) давления и температуры газа в общем газопроводе котельной;
• ж) расхода воды в каждом падающем трубопроводе систем теплоснабжения и горячего водоснабжения (суммирующий);
• з) расхода пара к потребителю (суммирующий);
• и) расхода воды, поступающей на подпитку тепловой сети, при ее количестве 2 т/ч и более (суммирующий);
• к) расхода циркуляционной воды горячего водоснабжения (суммирующий);
• л) расхода возвращаемого конденсата (суммирующий);
• м) расхода газа в общем газопроводе котельной (суммирующий);
• н) расхода жидкого топлива в прямой и обратной магистралях (суммирующие).

Контроль и наблюдение за уровнем воды в паровом котле ведут с помощью водоуказательных приборов-водоуказательных стекол (рис. 5.56). Водоуказателъное стекло представляет собой стеклянную трубку, концы которой вставлены в головки кранов, соединенных с водяным и паровым пространством барабана. При расстоянии от площадки, с которой ведется наблюдение за уровнем воды, до оси барабана более 6 м или при плохой видимости водоуказательных приборов кроме установленных на барабане устанавливают сниженные указатели уровня (рис. 5.57). Эти указатели работают по принципу уравновешивания двух столбов воды в сообщающихся трубках с помощью специально окрашенной жидкости с плотностью, большей чем плотность воды.

Для измерения давления воды и пара на котлах устанавливают манометры. Манометр к котлу присоединяют с помощью изогнутой трубки в виде петли-сифона. В сифоне вследствие конденсации пара образуется водяной затвор, предохраняющий механизм прибора от теплового воздействия пара.

Манометр снабжается трехходовым краном с фланцем для присоединения контрольного прибора. На шкале манометра красной чертой отмечено максимально допустимое давление в данном котле, при превышении которого работа запрещена.

Рис. 5.56.

Для измерения температуры воды устанавливают термометры различных типов и конструкций.

Для измерения разрежения в топке и тяги за котлом устанавливают тягонапоромеры. Они, как правило, бывают жидкостными (рис. 5.58). Шкала тягонапоромера расположена вдоль наклонной трубки и с помощью винта может передвигаться для установки стрелки в нулевое положение против первоначального уровня жидкости. Заполняться прибор может подкрашенной водой или спиртом. На котле тягонапоромер устанавливают горизонтально с помощью уровня.

Для измерения расходов используют расходомеры различных видов.

Рис. 5.57.

/ - расширительный сосуд; 2 - соединительные трубки; 3, 6 - верхняя и нижняя водоуказательные колонки; 4 - конденсационный сосуд; 5 - дренажная трубка

Рис. 5.58. Жидкостный тягонапоромер ТНЖ

1 - шкала; 2 - наклонная стеклянная трубка; 3 - стеклянный сосуд; 4, 5 - штуцеры для подключения прибора; 6 - уровень; 7 - винт перемещения шкалы

Схема подачи питательной воды в котел

Для питания паровых котлов паропроизводительностью до 4 т/ч допускается один питательный трубопровод. Для котлов большей паропроизводительности необходимы два трубопровода, чтобы в случае выхода из строя одного из них можно было бы пользоваться вторым.

На питательных трубопроводах должны находиться запорные устройства перед насосом и за насосом – вентили или задвижки, а непосредственно перед котлом – обратный клапан и вентиль. Все котлы паропроизводительностью от 2 т/ч и выше, должны быть оборудованы автоматическими регуляторами питания с рабочего места машиниста.

Рисунок 3.5 – Схема питания котлов:

1 и 9 – обратный и предохранительный клапаны; 2 и 3 – регулировочный и запорный вентили; 4 – котлы; 5 – воздухоотводчик; 6 – термометр; 7 – экономайзер; 8 – манометр; 10 – водомер; 11 и 13 – центробежный и паровой насосы; 12 – бак питательной воды; 14 – питательной трубопровод.

На рисунке 3.5 показана схема питания котлов с двумя питательными трубопроводами. На питательной линии котла устанавливают вентиль и обратный клапан 1 , автоматически закрывающийся при движении воды в обратном направлении. Вода в котел подается насосом по питательному трубопроводу 14 , в конце которого, у самого котла, ставят запорный вентиль 3 , а к нему присоединяют обратный клапан 1 . Запорный вентиль служит для отключения питательной линии от котла при ремонте линии или обратного клапана.

Арматурой называются приборы и устройства, которые обеспечивают безопасную и безаварийную работу котлов и котельного оборудования.

Вся арматура по назначению подразделяется на четыре класса:

I класс – запорная арматура – для периодических отключений аппаратуры приборов или одних участков трубопровода от других. Она должна обеспечивать высокую плотность при закрывании и иметь небольшое гидравлическое сопротивление при протекании через нее воды, пара, газа.

II класс – регулирующая арматура – для изменения количества и давления протекающей по трубам среды. В качестве запорной и регулирующей арматуры используются задвижки, клапаны и краны. По конструкции задвижки подразделяются на параллельные и клиновые, с выдвижным и не выдвижным шпинделем.

III класс – предохранительная арматура – для защиты от разрушения при повышении давления среды. К ней относятся предохранительные и обратные клапаны, легкоплавкие пробки. Предохранительные клапаны делятся на грузовые, пружинные и импульсные.

IV класс – контрольная арматура – для проверки уровня жидкости в трубопроводах, котлах и других емкостях. К ней относятся водопробные и трехходовые краны, водоуказательные стекла.

По способу соединения с трубопроводами различают фланцевую, муфтовую и вварную арматуру.

По способу уплотнения корпуса арматура может быть сальниковая и бессальниковая.

Для контроля уровня воды в паровом котле применяют водоуказательные приборы . Каждый паровой котел должен иметь не менее двух водоуказателей.

На паровых котлах с давлением до 2,4 МПа используют водоуказатель с плоскими стеклами («Клингер»). Они имеют сложное устройство, но удобны и безопасны в работе. На внутренней стороне стекла имеются продольные риски, благодаря которым вода в стекле кажется темной, а пар – светлым, т.е. создается отчетливая граница между темной полосой воды и светлой полосой пара.

Для котлов с давлением 3,9 МПа применяют водоуказатели с гладкими стеклами. На них со стороны воды накладываются слюдяные пластинки для предохранения стекла от агрессивного воздействия воды и пара.

На паровых котлах с высоко расположенными водоуказательными приборами (более 6 метров от пола), когда затруднительно наблюдение за уровнем воды в водоуказательном стекле, применяют сниженные указатели уровня. Они делятся на механические и гидравлические.

Каждый паровой котел должен быть снабжен предохранительными клапанами . Их устраивают так, чтобы давление пара в котле не могло превышать допускаемое рабочее. Предохранительные клапаны выпускают излишний пар при чрезмерном повышении давления. В котлах с давлением до 3,9 МПа предохранительные клапаны могут быть рычажными или пружинными. В котлах с давлением 4,3 МПа вместо предохранительных клапанов устанавливают импульсные предохранительные устройства (ИПУ).

Устройства и приборы, служащие для управления работой частей ко­тельного агрегата, находящихся под давлением, для включения, отключения и регулирования трубопроводов для воды и пара, основные предохранительные устройства носят название арматуры.

По своему назначению арматуру разделяют на запорную, регулирую­щую, продувочную и предохранительную.

Арматуру выполняют с принудительным приводом и самодействующей.

По конструкции приводную арматуру разделяют на вентили, задвижки и краны, а самодействующую - на предохранительные и обратные клапаны и конденсатоотводчики.

К арматуре условно относят также водомерные стекла и другие водоука - зательные приборы.

Вентили применяют в качестве регулирующих и запорных устройств (рис. 16.1). Как запорную арматуру их применяют при диаметрах прохода до 109-150 мм.

В запорном вентиле уплотняющая поверхность клапана плотно примы­кает к поверхности седла. Вентиль состоит из корпуса, крышки, шпинделя, на котором висит клапан. В корпусе имеется седло клапана. В месте прохода шпинделя через крышку установлено сальниковое уплотнение.

В регулирующем вентиле клапан имеет переменное сечение. Это дает возможность изменять проходное сечение. Регулирующий клапан выполняют в виде профилированной иглы, пустотелого золотника и т. д. В полностью за­крытом состоянии они не обеспечивают полной плотности. Обычно регули­рующие клапаны рассчитывают на работу с перепадом давления 1,0 МПа.

Основным показателем работы регулирующего клапана является его ха­рактеристика (зависимость относительного расхода среды от степени откры­тия клапана) (рис. 16.2).

Для целей регулирования наиболее благоприятна линейная характери­стика, для чего требуется выполнение регулирующих органов со сложным профилем открывающихся окон для перетока среды. Регулирующий клапан золотникового типа имеет пустотелый золотник с профилированными окнами, который шпинделем приводится в поступательное движение. При перемеще­
нии золотника относительно двух седел происходит изменение степени откры­тия окон.

КС о X о сб Рм

О 0,25 0,50 0,75 1,0 Доля открытия

Рис. 16.2. Зависимость относительного расхода среды от степени открытия клапана

В скальчатых регулирующих клапанах регулирующий орган выполнен в виде скалки, имеющей коническую форму вблизи седел. При перемещении скалки изменяется кольцевой зазор между ней и седлами клапана.

В игольчатых регулирующих клапанах регулировка достигается за счет перемещения профилированной иглы.

Задвижки в основном используют в качестве запорных органов (рис. 16.3), хотя имеются и специальные конструкции регулировочных задви­жек. В задвижках запирающий орган (клин, диски) перемещается в направле­нии, перпендикулярном потоку. По принципу прижатия запорного органа за­движки разделяют на клиновые, с параллельно-принудительным затвором и с амоу пло тняющие ся.

Рис. 16.3. Запорная задвижка

В клиновых задвижках запирающий орган выполняют из целого или разрезного клина.

Коэффициент гидравлического сопротивления задвижек b = 0,25-0,8, а у запорных вентилей b = 2,5-5.

Обратный клапан (рис. 16.4, 16.5) пропускает среду в одном направле­нии и автоматически закрывается при обратном токе среды. Его устанавлива­ют, например, на питательном трубопроводе для предотвращения обратного тока воды при падении давления в магистрали.

Предохранительный клапан представляет собой запорное устройство, которое автоматически открывается при повышении давления. Устанавливают его на барабанных котлах, паропроводах, резервуарах и др. При открытии кла­пана среда сбрасывается в атмосферу. Предохранительные клапаны могут быть рычажными (рис. 16.6), пружинными (рис. 16.7) и импульсными (рис. 16.8).

В рычажном клапане запирающий орган (тарелка) удерживается в за­крытом состоянии грузом. В пружинном предохранительном клапане давле­нию среды на тарелку противодействует сила натяга пружины.

Предохранительные клапаны выполняют как одинарными, так и двой­ными. В зависимости от высоты подъема тарелки клапаны разделяют на низ­коподъемные и полно подъемные. В полно подъемных клапанах площадь, от­крываемая проходу среды при подъеме клапана, превышает проход седла. Они обладают большей пропускной способностью, чем низкоподъемные.

Импульсно-предохранительные клапаны к седлу прижимаются полным давлением среды. Что обеспечивает большую плотность. При повышении дав­ления вначале открывается небольшой импульсный клапан. Прошедший из не­го пар действует на поршень основного клапана, производя его открытие.

Количество и размеры предохранительных клапанов определяются по следующей формуле:

Где n - число установленных клапанов; h - высота подъема клапана, см; D - номинальная производительность (бар); Р - давление (абсолютное) в котле (бар).

Значение коэффициента принимается для клапанов с малой высотой

Подъема (h < равным 0,0075, а при (h > ^-D) А = 0,015.

В соответствии с правилами каждый котел паропроизводительностью более 100 кг/ч должен быть снабжен не менее чем двумя предохранительными клапанами, один из которых должен быть контрольным. На котлах производи­тельностью 100 кг/ч и менее может допускаться установка одного предохрани­тельного клапана.

Суммарная пропускная способность клапанов должна быть не менее ча­совой производительности котла. При наличии у котла неотключаемого паро­перегревателя часть предохранительных клапанов с пропускной способностью не менее 50 % суммарной пропускной способности должна быть установлена на выходном коллекторе.

На паровых котлах с давлением 39 кг/см" и выше должны устанавли­ваться только импульсные предохранительные клапаны. Количество пара, ко­торое может пропускать клапан при полном открытии определяется по форму­лам:

А) для давлений от 0,7 до 120 кг/см": насыщенный пар - GHn = 0,5 a F (р, +1), кг/ч;

Перегретый пар - Gnn = GHn М^, кг/ч;

Б) для давлений свыше 120 кг/см": G = 0,72 a F кг/ч.

Эти формулы могут применяться при условиях: для насыщенного пара, если (р2 +1)< 0,450 (р1+1); для перегретого пара, если (р2+1)<0,473(р1+1), где G - пропускная способность клапана, кг/ч;

F - наименьшая площадь свободного сечения в проточной части клапана, мм"; V - удельный объем пара перед предохранительным клапаном, м /кг; h - высота подъема клапана, см; d - диаметр проходного сечения клапана, см;

А - коэффициент расхода пара, принимаемый равным 90 % от величины, оп­ределенной при испытании головных образцов клапанов данной конструкции; Pi - максимальное избыточное давление перед предохранительным клапаном (не более 1,1 расчетного), кг/см";

Р2 - избыточное давление за предохранительным клапаном (в случае истече­ния в атмосферу р2 = 0), кг/см2.

Для парогенераторов высоких параметров Венюковский арматурный за­вод выпускает импульсно-предохранительные устройства, предназначенные

2 2 для работы на перегретом паре 100 кг/см", t = 540 °С; 140 кг/см", t = 570 °С и

220 кг/см", t=565 °С и рассчитанное на теоретическую пропускную способ­ность 115, 160 и для блоков 30 МВт (м. б. 300 МВт) 120, 240, 500 т/ч. Это уст­ройство состоит из главного предохранительного клапана с электромагнитным приводом и фильтром электроконтактного манометра и др.

При повышении давления в барабане, коллекторе или паропроводе выше нормального срабатывает электроконтактный манометр, который выключает ток в цепи нижнего электромагнита и включает в цепи верхнего (на импульс­ном клапане). Верхний электромагнит открывает импульсный клапан. Пар по­ступает в главный предохранительный клапан и открывает его. При снижении давления пара в барабане электронный манометр выключает верхний магнит и включает нижний. Импульсный клапан закрывается, прекращая доступ пара в поршневую камеру главного предохранительного клапана, давление под поршнем последнего падает за счет выхода пара через дренажную трубку бу­геля и главный предохранительный клапан закрывается.

Импульсные предохранительные клапаны выбирают по каталогам арматурных заводов по давлению, температуре перегрева и расходу.

Водоуказательная арматура служит для наблюдения за уровнем воды в барабанных котлах. Водоуказательные приборы с круглыми и рифлеными стеклами применяются на котлах низкого и среднего давления (рис. 16.9). Верхнюю и нижнюю головки прибора посредством труб соединяют с паровым и водяным пространством барабана. Обе головки имеют по два запорных вен­тиля для отключения прибора от котла. В нижней головке имеется дополни­тельный вентиль для периодической продувки прибора.

При высоком давлении стекла заменяют слюдой.

Для наблюдения за уровнем воды в барабане котла на щите управления служит сниженный указатель уровня (рис. 16.10).

Рис. 16.9. Конструкции водоуказательных приборов: а - водоуказатель с круглым стеклом; б - водоуказатель с плоским рифленым стеюіом

Рис. 16.10. Схема сниженного указателя уровня воды:

1 - компенсационный сосуд; 2 - соединительные трубки;

3 - расширительный сосуд;

4 - нижняя водоуказательная колонка;

5 - верхняя водоутсазательная колонка

Предохранительные клапаны служат для предотвращения разрушения котлов и сосудов при превышении рабочего давления и подразделяются на грузовые, пружинные и импульсные.

Рычажный грузовой клапан имеет рычаг с грузом, под действием которого клапан закрывается. При нормальном давлении в котле груз прижимает клапан к седлу. При повышении давления сверх установленного клапан поднимается, излишек давления удаляется в атмосферу, а клапан под действием массы груза опускается на седло. Подвешивание дополнительного груза на рычаг или заклинивание клапана с целью устранения неплотности недопускается. Клапаны выпускаются одногрузовыми с Иу = 25, 32, 40, 80, 100 мм и двухгрузовыми с Эу = 80, 100, 125, 150, 200 мм. Регулирование клапанов проводится путем передвижения груза по рычагу.

Рычажно-предохранительный клапан (контрольный), в отличие от ранее рассмотренных клапанов имеет закрытый кожух, запирающийся на замок, для предотвращения несанкционированного перемещения груза. «Подрыв» этого клапана осуществляется с помощью цепочки, прикрепленной к концу рычага.

В пружинных клапанах давление в аппаратах уравновешивается силой сжатия пружины. Эти клапаны используются на ресиверах, передвижных котлах, а в последнее время их начали использовать для установки на котлах типа Е и ДЕ. Клапаны выпускаются с Оу = 25, 40, 50, 80, 100 мм.

Импульсные клапаны устанавливаются на паровых котлах с ра- бочим давлением более 39 кгс/см (3,9 МПа).

Каждый элемент котла, внутренний объем которого ограничен запорными органами, должен быть защищен предохранительными устройствами, автоматически предотвращающими повышение давления сверх допустимого путем выпуска рабочей среды в атмосферу.

Предохранительные клапаны устанавливают на патрубках, непосредственно присоединенных к котлу или трубопроводу без промежуточных запорных органов.

При расположении на одном патрубке нескольких предохранительных клапанов площадь поперечного сечения патрубка должна быть не менее 1,25 суммарной площади сечения клапанов, установленных на этом патрубке.

Отбор рабочей среды через патрубок, на котором расположены предохранительные клапаны, запрещается.

Конструкция предохранительных клапанов должна предусматривать возможность проверки их действия в рабочем состоянии путем принудительного открывания клапана.

Грузы рычажных предохранительных клапанов должны быть закреплены на рычаге способом, исключающим их произвольное перемещение. Навешивать новые грузы после регулировки клапана запрещается.

Если на котле установлены два предохранительных клапана, то один из них должен быть контрольным. Контрольный клапан снабжают устройством (например, кожухом, запирающимся на замок), не позволяющим обслуживающему персоналу регулировать клапан, но не препятствующим проверке его состояния.

Предохранительные клапаны должны иметь устройства (отводные трубы) для защиты обслуживающего персонала от ожогов при срабатывании клапанов. Среду, выходящую из предохранительных клапанов, отводят за пределы помещения. Конфигурация и сечение отвода должны быть такими, чтобы за клапаном не создавалось противодавление. Отводящие трубопроводы должны быть защищены от замерзания и оборудованы устройствами для слива конденсата, причем как на отводящих трубопроводах, так и на сливных устройствах не должно быть запорных органов.

Водогрейные котлы, имеющие барабаны, а также котлы без барабанов теплопроизводительностью выше 0,4 МВт (0,35 Гкал/ч) оборудуют не менее чем двумя предохранительными клапанами с минимальным диаметром каждого 40 мм. Диаметры всех устанавливаемых клапанов должны быть одинаковыми.

Водогрейные котлы без барабанов теплопроизводительностью 0,4 МВт (0,35 Гкал/ч) и менее могут быть оборудованы одним предохранительным клапаном.

Число и диаметр предохранительных клапанов определяют расчетом.

На любых котлах (в том числе имеющих один предохранительный клапан) вместо одного предохранительного клапана допускается устанавливать обвод с обратным клапаном, пропускающим воду из котла в обход запорного устройства на выходе горячей воды. В этом случае между котлом и расширительным сосудом не должно быть другой запорной арматуры, кроме указанного обратного клапана. Допускается не устанавливать предохранительные клапаны на водогрейных котлах, работающих на газообразном и жидком топливе, оборудованных автоматическими устройствами согласно п. 5.8.2, и на водогрейных котлах с механическими топками, оборудованных автоматическими устройствами согласно п. 5.8.3. Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов с давлением пара не более 0,07 МПа (0,7 кгс/кв. см), водогрейных котлов и водоподогревателей с температурой нагрева воды не выше 388 К (115 0 С).

Диаметр соединительного или атмосферного трубопровода расширительного сосуда должен быть не менее 50 мм. Для предотвращения замерзания воды сосуд и трубопроводы следует утеплить; расширительный сосуд нужно плотно закрывать крышкой.

В случае включения котлов в систему отопления без расширительного сосуда заменять предохранительные клапаны на котлах обводами не разрешается.

У водогрейных котлов, работающих на систему горячего водоснабжения, вместо предохранительных клапанов допускается устройство отдельной выкидной трубы, соединяющей верхнюю часть котлов с верхней частью бака для воды. На этой выкидной трубе не должно быть запорных устройств, а бак следует соединить с атмосферой. Диаметр выкидной трубы должен быть не менее 50 мм.

При наличии в котельных нескольких секционных либо трубчатых водогрейных котлов без барабанов, работающих на общий трубопровод горячей воды (если кроме запорных устройств на котлах имеются запорные устройства на общем трубопроводе), разрешается вместо предохранительных клапанов на котлах устанавливать на каждом котле обводы с обратными клапанами у запорных устройств котлов, а на общем трубопроводе горячей воды (в пределах котельной) - два предохранительных клапана между запорными устройствами на котлах и запорными устройствами на общем трубопроводе. Диаметр каждого предохранительного клапана следует принимать по расчету для одного из котлов, имеющего наибольшую теплопроизводительность, но не менее 50 мм.

Диаметры обводов и обратных клапанов должны быть приняты по расчету, но не менее:

• а) 40 мм - для котлов тешопроююдительностью до 0,28 МВт (0,24 Гкал/ч);
• б) 50 мм - для коглов тетгопроизшдигельносшо более 0,28 МВт (0,24 Гкал/ч).

Суммарная пропускная способность устанавливаемых на паровом котле предохранительных устройств должна быть не менее номинальной часовой паропроизводительности котла.

Предохранительные клапаны должны защищать котлы от превышения в них давления более чем на 10% расчетного (разрешенного).

Предохранительные клапаны должны устанавливаться:

• а) в паровых котлах с естественной циркуляцией без пароперегревателя - на верхнем барабане или сухопарнике;
• б) в водогрейных котлах - на выходных коллекторах или барабане;
• в) в отключаемых экономайзерах- не менее чем по одному предохранительному устройству на выходе и входе воды.

Проверка исправности действия предохранительных клапанов должна производиться не реже одного раза в смену на котлах с рабочим давлением до 1,4 МПа (14 кгс/кв. см) включительно и не реже одного раза в сутки на котлах с рабочим давлением свыше 1,4 МПа (14 кгс/кв. см).

На паровых котлах вместо предохранительных клапанов может устанавливаться выкидное предохранительное устройство (гидрозатвор), рассчитанное так, чтобы давление в котле не превышало избыточного рабочего давления более чем на 10%. Между котлом и выкидным предохранительным устройством и на самом устройстве установка запорных органов не допускается.

Выкидное предохранительное устройство должно иметь расширительный сосуд с трубой в верхней части для отвода пара, которая должна быть выведена в безопасное для людей место. Расширительный сосуд соединяется с нижним коллектором выкидного предохранительного устройства переливной трубой.

Для заполнения гидрозатвора водой его соединяют с водопроводной трубой, имеющей запорный вентиль и обратный клапан, и оборудуют приспособлениями для контроля за уровнем воды и спуска воды.

Выкидное предохранительное устройство должно быть защищено от замерзания в нем воды. Эксплуатация котлов с недействующим предохранительным выкидным устройством запрещается.

Обратные клапаны пропускают среду только в одном направлении и служат для защиты оборудования от повреждений вследствие обратного потока среды. Клапаны выпускаются двух видов: подъемные и поворотные и по виду материала корпуса - чугунные, стальные и бронзовые. По способу соединения с трубопроводом- муфтовые и фланцевые.

Устройство: корпус, крышка с направляющей втулкой, седло, тарелка со штоком.

Принцип действия: под действием давления воды снизу тарелка поднимается и открывает проход. Вода направляется в (систему отопления) котел. При отсутствия давления воды снизу тарелка опускается под действием собственного веса и давления воды сверху, закрывая проход и предотвращает выход воды из котла. То есть, при движении воды в обратном направлении клапан опускается и обратное движение воды прекращается.

Обратный поворотный клапан состоит из корпуса с шарнирно закрепленным клапаном, который под давлением движущейся среды поднимается, и клапан открывается. При отключении насоса или аварийном снижении давления после клапана - клапан закрывается и обратное движение воды прекращается.

Подъемные обратные клапаны устанавливаются только на горизонтальных трубопроводах, а поворотные - на горизонтальных и вертикальных трубопроводах.

Обратные клапаны необходимо устанавливать на отключающем устройстве по ходу движения воды.

Обратные клапаны с муфтовым соединением изготовляются на небольшие условные проходы Оу = 15, 20, 25, 32, 40, 50, 80 мм, а с фланцевым - Оу = 20-200 мм.

Легкоплавкие пробки предназначены для предотвращения повреждений котлов ДКВР при упуске воды из барабана, имеют коническую форму с внешней резьбой и вкручиваются в нижнюю часть верхнего барабана со стороны топки.

Отверстие пробки заливается легкоплавким сплавом (90 % свинца и 10 % олова), температура плавлений которого 280-310 ° С.

При нормальном уровне воды в паровом котле легкоплавкий сплав охлаждается водой и не плавится. При упуске воды пробки не охлаждаются, а вместе с тем продолжают нагреваться продуктами сгорания топлива и легкоплавкий сплав расплавляется и через образованное отверстие пароводяная смесь под давлением с шумом выходит в топку, что служит сигналом для аварийного останова котла.

Для надежной работы пробки необходимо заменять или переза- ливать ее не реже 1 раза в 3 мес. При замене наносится клеймо с указанием даты.

Облегченную обмуровку выполняют из двух или трех слоев различных материалов общей толщиной до 500 мм: внутренний огнеупорный шамотный слой (футеровка), толщиной 113 мм (230 мм при малой степени экранирования); средний изоляционный слой из диатомитового кирпича, толщиной 113; облицовочный слой из совелитовых плит толщиной 65 – 150 мм. Средний изоляционный слой часто выполняют из совелитовых плит толщиной 100 мм, заменяющих диатомитовый кирпич.

Рис. 20.4. Натрубная обмуровка: 1 - слой хромитовой массы; 2 - стальная стека; 3 и 4 - теплоизолирующие плиты; 5 - газоплотная обмазка

Уменьшение толщины и массы обмуровки позволило опирать ее непосредственно на каркас, в результате чего стало возможным выполнять ее любой высоты, устанавливая через 1 – 1,5 м разгрузочные пояса. При этом вся стенка делится на ряд ярусов, каждый из которых отпирается на чугунные или стальные кронштейны, укрепленные на каркасе котла. Для обеспечения возможности свободного расширения между кронштейном и кладкой предусматривают горизонтальные температурные швы, заполненные асбестовым шнуром. Снаружи обмуровку обшивают стальными листами или защищают газонепроницаемой штукатуркой.

Легкую обмуровку накаркасного типа выполняют из щитов, состоящих из двух слоев теплоизолирующих материалов, защищенных со стороны омывающих их газов слоем жароупорного бетона. Металлическую рамку щитов такой обмуровки крепят к каркасу котла. Достоинствами накаркасной конструкции обмуровки являются ее небольшая масса и существенное облегчение монтажных работ. Однако при такой обмуровке затрудняются ее ремонт и обеспечение плотности.

Натрубную обмуровку выполняют в виде отдельных слоев, последовательно наносимых в пластичном состоянии на трубы экранов и других поверхностей нагрева, или в виде плит-панелей с огнеупорными и теплоизоляционными лосями, устанавливаемых на поясах жесткости, закрепленных на трубах. В этом случае панели изготавливают на заводе, а жароупорный слой может быть нанесен в пластинном состоянии на трубы экрана вручную. Для натрубной обмуровки топочной камеры несущими элементами являются трубы экранов, и в результате тепловых удлинений обмуровка перемещается вместе с ними.

Разновидностью натрубной обмуровки являются применяемые в топке пояса зажигания.

Тема 21. Арматура и гарнитура паровых котлов

Назначение, классы арматуры. Гарнитура, применяемая для обслуживания топки и газоходов. Обдувочные аппараты и дробеочистка.

Арматура и гарнитура паровых котлов.

Арматурой называют приборы и предохранительные устройства, обеспечивающие безопасную и безаварийную работу котла, а также устройства, служащие для управления и регулирования котельного агрегата.

Арматура, применяемая для трубопроводов воды и водяного пара, в зависимости от назначения подразделяется на четыре класса:

запорная – служит только для герметичного отключения котельного агрегата или его элементов от сети (задвижки, вентили и краны);

регулирующая – предназначенная для изменения или поддержания заданного давления или расхода среды (регулировочные вентили, дроссельные клапаны, питательные клапаны, приборы для автоматического регулирования);

предохранительная – служит для ограничения давления, расхода и направления движения среды (предохранительные клапаны на питательных линиях, паропроводах, барабанах, обратные клапаны на питательных линиях);

контрольная – указатели уровня воды и пробоспусные краны.

Для обслуживания топки и газоходов в котельном агрегате используется следующая гарнитура (рис. 21.1, 21.2, 21.3): лазы, закрываемые дверцы, гляделки, взрывные клапаны, шиберы, поворотные заслонки, обдувочные аппараты, дробеочистка.

Закрываемые дверцы, лазы в обмуровке предназначены для осмотра и производства ремонтных работ при останове котла.

Для наблюдения за процессом горения топлива в топке и состоянием конвективных газоходов служат гляделки.

Взрывные предохранительные клапаны используются для защиты обмуровки от разрушения при хлопках в топке и газохода котла и устанавливаются в верхних частях топки, последнего газохода агрегата, экономайзере и в своде.