Котельные установки

АРМАТУРА И ГАРНИТУРА КОТЛА

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.

'"1 і і

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:

. . л D

Ndh = А—, Р

Где n - число установленных клапанов; h - высота подъема клапана, см; D - номинальная производительность котла (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;

V пп

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).

А ^ б

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