Арматура и редукционно-охладительные установки

Арматура и редукционно-охладительные установки

Устройства, предназначенные для прекращения подачи теплоносителя или изменения его количества, а также для обеспечения безопасной работы сосудов, находящихся под давлением - это арматура и редукционно-охладительные установки.

Арматура и редукционно-охладительные установки включает в себя запорные и регулирующие органы, предохранительные устройства, указатели уровня воды. В качестве запорных органов для паровых и водогрейных котлов применяют задвижки и вентили. Задвижки оказывают потоку меньшее сопротивление, чем вентили, так как в вентиле поток дважды меняет свое направление. При установке вентилей их располагают так, чтобы поток был направлен на клапан. Это обеспечивает более плотное отключение потока и требует меньших усилий при закрывании. Задвижки и вентили выполняются фланцевыми и бесфланцевыми. Бесфланцевые задвижки и вентили присоединяются к трубопроводу сваркой, что обеспечивает большие плотность и надежность.

Задвижки и вентили выпускаются различных конструкций в зависимости от параметров среды, для отключения которой они применяются.

На рис. 10-3 в качестве примера показана арматура и редукционно-охладительные установки - конструкция задвижки с самоустанавливающимся клиновым затвором. Затвор задвижки состоит из двух тарелок (дисков) 7, которые с одной стороны имеют уплотнительные поверхности, а с другой - выступы со сферической поверхностью. Этими выступами тарелки входят в цилиндрическую расточку обоймы. Крепление тарелок в обойме производится при помощи тарелкодержателей. Между тарелками расположен распорный грибок 9 с регулирующей прокладкой. Задвижка с самоустанавливающимся клиновым затвором обеспечивает необходимую плотность при отключении потока, небольшое сопротивление и сохранность уплотнительных поверхностей затвора, так как он выводится из потока. Задвижка имеет дистанционный и местный привод.

В промышленных установках широко применяют вентили. На рис. 10-4 показана одна из распространенных конструкций вентилей, применяемых на трубопроводах для пара и воды при давлении до 2,5 МПа и температуре потока до 300 °С. В вентилях соприкосновение уплотнительных поверхностей тарелки и седла достигается самоустановкой тарелки затвора.

Регулирующие арматура и редукционно-охладительные установки применяются для ручного или автоматического изменения расходов теплоносителя. Регулирование расхода теплоносителя достигается изменением площади проходного сечения. Регулирующие клапаны бывают стаканчатого, скальчатого, игольчатого и шиберного типа.

В регулирующих клапанах стаканчатого типа проходное сечение для потока изменяется путем перемещения  стакана с окном относительно седла. Клапаны работают удовлетворительно при перепаде давления не более 1 МПа.

В клапанах скальчатого типа (рис. 10-5) используется скалка, при перемещении которой образуются два кольцевых проходных сечения. Площадь кольцевого проходного сечения изменяется в зависимости от положения скалки, так как она выполнена конусной. Клапаны скальчатого типа удовлетворительно работают при перепаде давления не более 1,5 МПа.

Клапаны игольчатого типа работают по аналогичному принципу, но применяются на трубопроводах диаметром до 50 мм. В клапанах шиберного типа регулирование производится посредством подвижного шибера, в нижней части которого имеется отверстие. При вижении шибера вверх его отверстие начинает совмещаться с отверстием седла, что приводит к увеличению проходного сечения клапана. Регулирующая арматура в закрытом состоянии не обеспечивает полной плотности, поэтому устанавливается в сочетании с запорной.

Предохранительная арматура и редукционно-охладительные установки в котельных установках применяются  как обратные и предохранительные клапаны, Обратные клапаны предназначены для пропуска потока только в одном направлении. Обратные клапаны устанавливаются на питательной линии перед поступлением воды в барабан котла для предотвращения обратного тока воды в питательную линию при снижении в ней давления, а также на напорной стороне центробежных насосов во избежание обратного тока воды при аварийной остановке насоса.

Предохранительные клапаны предназначены для защиты сосудов от повышения давления в них за допустимый предел, так как сосуды рассчитаны на определенное давление, превышение которого приводит к разрушению сосуда.

На паровых котлах давлением до 3,92 МПа устанавливаются рычажно-грузовые или пружинные предохранительные клапаны, а при более высоком давлении - импульсные.

На рис. 10-6 показан рычажно-предохранительный клапан. Рычажно-грузовые предохранительные клапаны не обеспечивают достаточной плотности вследствие небольшого давления на уплотнительные поверхности при закрытом положении. Регулировка клапана производится изменением положения груза на рычаге.

В соответствии с правилами Госгортехнадзора паровые котлы производительностью более 100 кг/ч должны иметь не менее двух предохранительных клапанов: одни контрольный и один рабочий. При двух предохранительных клапанах и неотключаемом пароперегревателе один клапан (контрольный) устанавливается на выходном коллекторе перегретого пара. Регулировка предохранительных клапанов производится в зависимости от рабочего давления котла в соответствии с данными табл. 10-2. При этом во избежание вывода из строя пароперегревателя всегда должен открываться первым и закрываться последним предохранительный клапан, установленный в выходном коллекторе перегретого пара.

На водогрейных котлах также устанавливается не менее двух предохранительных клапанов. При этом на прямоточных водогрейных котлах с камерными топками, оборудованными автоматикой безопасности, предохранительные клапаны могут не устанавливаться. Предохранительные клапаны водогрейных котлов регулируются на начало открытия при давлении, не превышающем 1,08 рабочего давления в котле.

Отключаемые по водяному тракту водяные экономайзеры оборудуются одним предохранительным клапаном на входе воды в экономайзер и одним предохранительным клапаном на выходе воды из него. Клапан на входе воды в экономайзер устанавливается после отключающего органа, а на выходе из экономайзера - до отключающего органа. Предохранительный клапан на входе воды в экономайзер должен открываться при превышении давления на 25%, а на выходе из экономайзера - на 10% рабочего давления в парогенераторе.

Арматура и редукционно-охладительные установки должны выбираться по каталогам заводов-изготовителей. В заводских обозначениях промышленной арматуры первые две цифры указывают вид арматуры, а последующие буквы характеризуют материал корпуса. Цифры после букв обозначают конструкцию привода, а последние буквы - материал уплотнительных поверхностей. Приводим условные обозначения, принятые в каталогах для промышленной арматуры:

Обозначение 31нж4бк соответствует задвижке с корпусом из нержавеющей стали, механическим приводом с цилиндрической передачей, уплотнительными поверхностями без вставных колец и наплавки.

В каталогах промышленной арматуры обычно указывают условное давление, на которое она рассчитана, и ее условный проход. Под условным давлением понимают наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается длительная работа изделия, имеющего определенные размеры, обоснованные расчетом на прочность.
Условным проходом арматуры называют се номинальный внутренний диаметр.

Условный проход обозначается D_y с добавлением номинального внутреннего диаметра, мм (например, D_у20, D_у50 и т. д.).

Контроль над уровнем воды в барабане котла осуществляется водоуказательным прибором. На рис. 10-7 показан водоуказательный прибор, применяемый на промышлен к паровых котлах. Он состоит из плоского стекла с гладкой смотровой поверхностью и призматическими рисками на противоположной поверхности (для давлений до 3,5 МПа) или плоского, гладкого с обеих сторон стекла со слюдяной прокладкой, предохраняющей стекло от котловой воды и пара (для давлений до 12 МПа). Стекло вставлено в специальную металлическую рамку и соединено стальными трубками с паровым и цяным пространством барабана котла. Благодаря такому устройству уровень воды в барабане примерно совпадает с уровнем воды в водоуказательном приборе. На трубках установлены и вентиля, позволяющие соединять стекло с паровым и водяным пространством барабана, а также с атмосферой. Наличие вентилей позволяет производить поочередную продувку трубок, соединяющих водоуказательный прибор с паровым и водяным пространством барабана.

В соответствии с правилами Госгортехнадзора каждый паровой котел (за исключением прямоточных) должен иметь не менее чем два вспомогательных прибора прямого действия для постоянного наблюдения за уровнем воды в барабане. На котлах со ступенчатым испарением в каждом чистом и солевом отсеке должно быть установлено не менее чем по одному водоуказательному прибору. В выносных циклонах, являющихся солевыми отсеками, установка водоуказательного прибора необязательна.

Водоуказательные приборы устанавливаются в вертикальной плоскости или с наклоном вперед под углом не более 30°. Если барабан котла расположен на высоте более 6 м от площадки обслуживания машиниста парового котла или видимость уровня воды в водоуказательном приборе недостаточна, применяются «сниженные» указатели уровня. Работа сниженных указателей уровня основана на принципе гидростатического равновесия двух столбов жидкости.

В промышленных котельных установках для снижения давления пара, подаваемого различным потребителям, широко применяются редукционные установки (РУ). Если одновременно требуется снизить температуру пара, используют редукционно-охладительную установку (РОУ).

Редукционно-охладительные установки выпускаются промышленностью на расход пара до 60 т/ч при начальном давлении до 4 МПа. РОУ содержит редукционный клапан золотникового типа, смесительный патрубок, в который впрыскивается охлаждающая вода, аварийный предохранительный клапан, сбрасывающий пар в атмосферу при повышении его давления после РОУ до недопустимых значений, и электронные регуляторы давления и температуры.